核酸とタンパク質の液液相分離の分子機構解明と制御に向けた最小モデルシステムの構築

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02062
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 三好 大輔 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (50388758)
• 研究分担者: 川内 敬子 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (40434138)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 液液相分離 / 四重らせん構造 / 核酸 / ドロップレット / ペプチド

研究実績の概要

核酸とタンパク質は細胞内で相分離して多種多様なドロップレットを形成する。相分離の環境応答性と形成可逆性はドロップレットの生物学的役割の要であるが、その分子機構は未知である。本研究では、ドロップレットに環境応答性と形成可逆性をもたらす分子機構の解明を学術的「問い」とし、先行研究で注目されることのなかった核酸構造に着目してこの問いを化学的に解明することを目指す。そのために、本研究では次の課題に取り組んでいる。
①オリゴ核酸とオリゴペプチドからなる相分離最小モデルシステムを構築する。②核酸とペプチドの配列、構造、化学修飾、分子環境における相分離の必須因子を同定する。③相分離必須因子や核酸構造結合化合物を用いて相分離制御技術を構築する。
研究の最終年度においては、当初の研究計画に基づき、②相分離に必須な因子の解明と、③相分離制御技術の構築を試みた。②に関しては、核酸とタンパク質のエピジェネティクス修飾が相分離に及ぼす効果を検討して、核酸四重らせん構造のなかでも、鎖の配向性に相分離能が大きく依存することが明らかとなった。次に、③相分離制御技術の構築においては、核酸四重らせん構造に対するリガンド、周辺環境因子、さらには核酸に対する化学修飾により、相分離を合目的的に制御する方法を見出すことができた。さらに、これらの成果をもとに、細胞内で見られる代表的な液滴である、核小体の再配向機構を解明し、さらに制御することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 細胞内環境で安定化する核酸構造を標的にした低分子薬の開発 (2024)
  • 著者名/発表者名: 橋本 佳樹、川内 敬子、三好 大輔
  • 雑誌名: MEDCHEM NEWS 巻: 34 ページ: 36～42
  • DOI: 10.14894/medchem.34.1_36
• [雑誌論文] Loss of p53 function promotes DNA damage-induced formation of nuclear actin filaments (2023)
  • 著者名/発表者名: Torii Takeru、Sugimoto Wataru、Itoh Katsuhiko、Kinoshita Natsuki、Gessho Masaya、Goto Toshiyuki、Uehara Ikuno、Nakajima Wataru、Budirahardja Yemima、Miyoshi Daisuke、Nishikata Takahito、Tanaka Nobuyuki、Hirata Hiroaki、Kawauchi Keiko
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 14 ページ: 766
  • DOI: 10.1038/s41419-023-06310-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The iron chelator deferriferrichrysin induces paraptosis via extracellular signal‐related kinase activation in cancer cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Natsuki、Gessho Masaya、Torii Takeru、Ashida Yukako、Akamatsu Minori、Guo Alvin Kunyao、Lee Sunmin、Katsuno Tatsuya、Nakajima Wataru、Budirahardja Yemima、Miyoshi Daisuke、Todokoro Takehiko、Ishida Hiroki、Nishikata Takahito、Kawauchi Keiko
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 28 ページ: 653～662
  • DOI: 10.1111/gtc.13053
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simple and fast screening for structure-selective G-quadruplex ligands (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Yoshiki、Imagawa Yoshiki、Nagano Kaho、Maeda Ryuichi、Nagahama Naho、Torii Takeru、Kinoshita Natsuki、Takamiya Nagisa、Kawauchi Keiko、Tatesishi-Karimata Hisae、Sugimoto Naoki、Miyoshi Daisuke
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 59 ページ: 4891～4894
  • DOI: 10.1039/D3CC00556A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomolecular Liquid?Liquid Phase Separation for Biotechnology (2023)
  • 著者名/発表者名: Shil Sumit、Tsuruta Mitsuki、Kawauchi Keiko、Miyoshi Daisuke
  • 雑誌名: BioTech 巻: 12 ページ: 26～26
  • DOI: 10.3390/biotech12020026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RNA 高次構造を標的とした光線力学療法の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 取井猛流・木下菜月・橋本佳樹・杉本渉・川内敬子・三好大輔
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 38 ページ: 1154-1156
• [学会発表] Topology dependent liquid-liquid phase separation of G-quadruplex (2024)
  • 著者名/発表者名: Mitsuki Tsuruta・Keiko Kawauchi・Naoki Sugimoto・Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: S-FISNA,
  • 国際学会
• [学会発表] Systematic investigation of factors influencing liquid-liquid phase separation of Argynine-rich peptides and G-quadruplexes (2024)
  • 著者名/発表者名: Sumit Shil、Mitsuki Tsuruta、Keiko Kawauchi, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: S-FISNA,
  • 国際学会
• [学会発表] 構造化したループ領域をもつグアニン四重らせん構造におけるカチオン結合親和性と構造安定性の相関 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小坂 直暉、中田 実紀、三好 大輔
  • 学会等名: 日本化学会第104春季年会(2024)
• [学会発表] ループ領域が決定するDNA四重らせん構造の構造形成速度 (2024)
  • 著者名/発表者名: 中田 実紀、小坂 直暉、三好 大輔
  • 学会等名: 日本化学会第104春季年会(2024)
• [学会発表] アルギニンに富んだペプチドとグアニン四重らせん構造によって誘起される液液相分離を制御する因子の検討 (2024)
  • 著者名/発表者名: シル シュミット、鶴田 充生、川内 敬子、三好 大輔
  • 学会等名: 日本化学会第104春季年会(2024)
• [学会発表] 核酸のグアニン四重らせん構造標的分子を用いたテロメア長―TERRA発現量相関の制御 (2024)
  • 著者名/発表者名: 橋本 佳樹、川内 敬子、三好 大輔
  • 学会等名: 日本化学会第104春季年会(2024)
• [学会発表] Regulation of liquid-liquid phase separation induced by G-quadruplex nucleic acids (2023)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: European Materials Research Society Spring Meeting 2023,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] グアニン四重らせん構造選択的なリガンドのテロメア長―TERRA発現量相関に対する効果 (2023)
  • 著者名/発表者名: 橋本佳樹、取井猛流、川内敬子、建石寿枝、杉本直己、三好大輔
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第17回年会
• [学会発表] エピジェネティック修飾による DNA グアニン四重鎖構造が誘起する相分離に対する影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鶴田 充生、川内 敬子、杉本 直己、三好大輔
  • 学会等名: 第49回生体分子科学討論会
• [学会発表] Effects of structure-selective G-quadruplex ligand on TERRA expression-telomere length relationship (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Hashimoto, Keiko Kawauchi, and Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: Gordon Research Conference in Nucleosides, Nucleotide, and Oligonucleotide
  • 国際学会
• [学会発表] Epigenetic modification regulates liquid-liquid phase separation induced by G-quadruplex via structure transition (2023)
  • 著者名/発表者名: Mitsuki Tsuruta・Takeru Torii・Keiko Kawauchi・Naoki Sugimoto・Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: Gordon Research Conference in Nucleosides, Nucleotide, and Oligonucleotide
  • 国際学会
• [学会発表] Factors of peptides that induce G4-nucleic acid liquidliquid phase separation (2023)
  • 著者名/発表者名: Sumit Shil, Mitsuki Tsuruta, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: FISNA2023
  • 国際学会
• [学会発表] The Effects of Loop Region on Folding Mechanism of DNA G-quadruplexes (2023)
  • 著者名/発表者名: Minori Nakata, Naoki Kosaka, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: FISNA2023
  • 国際学会
• [学会発表] The role of G-quadruplex in transcription of retrotransposon LINE-1 (2023)
  • 著者名/発表者名: Sunmin Lee, Masaya Gessho, Yemmima Suryani Budirahardja, Shunichi Uemura, Natsuki Kinoshita, Takeru Torii, Yoshiki Hashimoto, Tsuruta Mituki, Daisuke Miyoshi, Keiko Kawauchi
  • 学会等名: FISNA2023
  • 国際学会
• [学会発表] Liquid-liquid phase separation of G-quadruplex regulated by DNA cytosine methylation (2023)
  • 著者名/発表者名: Mitsuki Tsuruta, Takeru Torii, Keiko Kawauchi, Naoki Sugimoto, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: FISNA2023
  • 国際学会
• [学会発表] Clarification of cell-cell fusion mechanism in cervical cancers (2023)
  • 著者名/発表者名: Kohei Takeuchi, Natsuki Kinoshita, Takeru Torii, Ryoto Urano, Takahito Nishikata, Daisuke Miyoshi, Hiroaki Hirata, Keiko Kawauchi, Keigo Araki
  • 学会等名: FISNA2023
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidation of the molecular mechanism of cancer cell death induced by an iron chelator derived from Aspergillus oryzae (2023)
  • 著者名/発表者名: Natsuki Kinoshita, Masaya Gessho, Takeru Torii, Yukako Ashida, Minori Akamatsu, Alvin Kunyao Guo, Sunmin Lee,Tatsuya Katsuno, Wataru Nakajima, Yemima Budirahardja, Daisuke Miyoshi, Takehiko Todokoro, Hiroki Ishida, Takahito Nishikata, Keiko Kawauchi
  • 学会等名: FISNA2023
  • 国際学会
• [学会発表] DNAの四重らせん構造が誘起する相分離に対するエピジェネティック修飾の影響の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鶴田 充生、取井 猛流、川内 敬子、杉本 直己、三好 大輔
  • 学会等名: 第17回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] グアニン四重らせん構造のフォールディング速度に対するループ領域の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中田 実紀、小坂 直暉、三好 大輔
  • 学会等名: 第17回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 構造選択的G4リガンドによるテロメア長とTERRA発現量の制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 橋本 佳樹、川内 敬子、建石 寿枝、杉本 直己、三好 大輔
  • 学会等名: 第17回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] グアニン四重鎖構造が誘起する相分離に対するエピ ジェネティック修飾の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鶴田 充生・取井 猛流・木下 菜月・川内 敬子・杉本 直己・三好 大輔
  • 学会等名: 第72回高分子討論会
  • 招待講演
• [学会発表] Structure,stability,and interaction of nucleic acids under molecular crowding conditions (2023)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Miyoshi, Mitsuki Tsuruta, Keiko Kawauchi
  • 学会等名: 日本化学会東北支部80周年記念国際会議
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 液液相分離に対するDNA反復拡張により誘起されるシトシンメチル化の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鶴田充生・取井猛流・川内敬子・杉本直己・三好大輔
  • 学会等名: 第1回異分野融合若手研究者の会
• [学会発表] グアニン四重らせん構造のフォールディング機構におけるループ領域の役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中田 実紀、小坂 直暉、三好大輔
  • 学会等名: 第1回異分野融合若手研究者の会,
• [学会発表] グアニン四重らせん構造選択的なリガンドを用いたテロメア長ーTERRA発現制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 橋本 佳樹・川内 敬子・建石 寿枝・杉本 直己・三好 大輔
  • 学会等名: CSJ化学フェスタ2023
• [学会発表] グアニン四重らせん構造のフォールディング速度に対するループ領域の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中田 実紀・小坂 直暉・三好 大輔
  • 学会等名: CSJ化学フェスタ2023
• [学会発表] The Role of Loop Region in Folding Mechanism of DNA G-quadruplexes (2023)
  • 著者名/発表者名: Minori Nakata, Naoki Kosaka, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: The 50th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry / The 7th Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Structure and Sequence on Liquid-Liquid Phase Separation of G4 Nucleic Acids (2023)
  • 著者名/発表者名: Sumit Shil, Mitsuki Tsuruta, Keiko Kawauchi, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: The 50th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry / The 7th Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Liquid-liquid phase separation of G-quadruplex is tuned by DNA cytosine methylation (2023)
  • 著者名/発表者名: Mitsuki Tsuruta, Takeru Torii, Keiko Kawauchi, Naoki Sugimoto, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: The 50th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry / The 7th Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation effect of structure-selective G-quadruplex ligand on telomere length-TERRA expression relationship (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Hashimoto, Keiko Kawauchi, Hisae Tateishi-Karimata, Naoki Sugimoto, Daisuke Miyoshi
  • 学会等名: The 50th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry / The 7th Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Factors affecting liquid-liquid phase separation induced by nucleic acid structures (2023)
  • 著者名/発表者名: M. Tsuruta, S. Shil, K. Kawauchi, and D. Miyoshi
  • 学会等名: International Symposium of Nanomidicine (ISNM) 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 生体分子環境の化学 （ＣＳＪカレントレビュー： 45） (2023)
  • 著者名/発表者名: 建石寿枝、三好大輔、杉本直己
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: 化学同人
  • ISBN: 9784759814057
• [備考] 甲南大学フロンティアサイエンス学部分子設計化学研究室（三好研究室）
  • URL: https://www.konan-u.ac.jp/hp/FIRST_Miyoshi-lab/
• [備考] 甲南大学教員データベース
  • URL: https://researchers.adm.konan-u.ac.jp/html/91_ja.html
• [産業財産権] 光線力学療法用剤 (2024)
  • 発明者名: 権田幸祐、三好大輔、等
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2024/6842
  • 外国