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細胞シート工学を用いたラミノパチー疾患モデル構築と核ラミナ修復機構の解明

利用细胞片工程构建核纤层病模型并阐明核纤层修复机制

基本信息

批准号：
20KK0158
负责人：
志見剛
金额：
$ 11.9万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-10-27 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

動物細胞の核では、核膜の内側を裏打ちする核ラミナは核構造を維持し、核膜を貫通する核膜孔複合体は核－細胞質間における高分子の輸送を調節する。核ラミナと核膜孔複合体の構造を保つことは、ゲノムDNAの機能を制御するために必須である。核ラミナの主要な構造タンパク質であるラミンは、タイプＶ中間径フィラメントタンパク質の一種であり、A型ラミン（ラミンA, ラミンC）とB型ラミン（ラミンB1, ラミンB2）によって構成される。ラミンの遺伝子の変異は、遺伝的疾患であるラミノパチーを発症する。我々は、クライオ電子顕微鏡トモグラフィー法（cryo-ET）とコンピュータービジョンと組み合わせた三次元構造化照明顕微鏡法（3D-SIM）を行い、胚線維芽細胞（MEF）において四量体を形成したラミン分子が繋がって直径約3.5ナノメートルのラミンフィラメントを形成すること、これらのラミンフィラメントが不均一に分布することによって厚み約14ナノメートルの核ラミナの網目構造を取ることを明らかにした。一方で、核膜孔複合体は直径約120ナノメートルの筒状構造をとり、約30種類のヌクレオポリンから構成される。核膜孔複合体が核ラミナの網目構造の穴に１つずつ挿入されている。我々は、ヌクレオポリンの一つであるELYSと結合して核膜孔複合体の分布を制御することを見出した。近年、一部のラミノパチーにおいて核膜が破損することが報告されたが、破損した核膜を修復する分子メカニズムについては不明な点が多い。本研究課題では、核膜の破損部において核ラミナと核膜孔複合体が再構築する分子メカニズムを解明するために、コンピュータービジョンと組み合わせた3D-SIMに関してノースウエスタン大学（米国）のRobert D. Goldman博士と、cryo-ETに関してチューリッヒ大学（スイス）のOhad Medalia博士と共同研究を行う。

Nuclear pore complexes regulate the transport of polymers between the nucleus and the cytoplasm of animal cells, including the maintenance of nuclear structure, the penetration of nuclear membrane, and the regulation of the transport of polymers between the nucleus and the cytoplasm. The structure of nuclear membrane pore complex must be protected. The main structure of the nucleus is composed of a type A (A, C) and a type B (B1, B2). The difference between the genetic material and the genetic material is that the genetic material is different. 3D-SIM (3D/SIM) is a method of electron microscopy (EM) and electron microscopy (EM). It can be used to form tetrahedra in embryonic germ cells (MEF). The diameter of the tetrahedra is about 3.5. The structure of the mesh is not uniform. The thickness of the mesh is about 14 mm. A square, nuclear membrane pore complex has a diameter of about 120 mm and a cylindrical structure of about 30 types. The nuclear membrane pore complex is penetrated into every hole in the nuclear mesh structure. The distribution of nuclear pore complexes is controlled by ELYS. In recent years, a number of nuclear membrane damage reports, damage to the nuclear membrane molecular damage reports, unknown points The research topic of this paper is to reconstruct the nuclear membrane pore complex in the damaged part of the nuclear membrane. Dr. Goldman, Dr. Ohad Medalia and Dr. Cryo-ET jointly conducted research at the University.