リボソームRNAの転写を促進する場の試験管内再構成とその破綻

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本研究では核小体の機能に液―液相分離がどのように寄与するのかを明らかにすることを目的とする。具体的には、rRNAの転写を担う分子からなる中心層FCに着目し、精製したタンパク質UBF、rDNA、RNAを用いて、rRNAの転写活性時のFCの再構築を試みている。本年度では前年度の結果を踏まえて以下に示す３つの成果を得た。(i) 細胞内でrRNAの転写は中心層FCの縁で起こる。つまり、転写の鋳型であるrDNAが中心層の縁に局在する。組換えタンパク質UBFを試験管内で相分離させ、形成した液滴にrDNAを混ぜ、その局在が再現できるかを試みた。rDNAの遺伝子コーディング領域（CDS）だけを混ぜた場合、液滴全体に均一に分布する。一方で、CDSに遺伝子間領域（IGS）を融合すると、CDSが液滴の縁にたまるようになることがわかった。IGSは相分離の作用で液滴から排除され、その外縁部に局在していた。このことから、相分離の作用を介して核小体内でrDNA領域の空間配置が決定されることが明らかになった。(ii) rRNAの転写が起こる中心層FCは、核小体内で小さく分散して局在する。液滴であるにもかかわらず近接しても融合しない。この現象を説明するため、前年度までにrRNAの存在下では液滴UBFが相転移しゲル状態になっていることが示唆されていた。そこで今年度では分子のダイナミクスを指標に検証した。蛍光分子プローブについて一分子イメージング法や光褪色後蛍光回復法（FRAP）を用いて調べたところ、予想通りrRNAを添加すると液滴内の分子のダイナミクスは下がることを見出した。(iii) 組換えタンパク質UBFは試験管で液滴を形成する。天然変性領域を欠損させた部分タンパク質を精製することで、UBFアミノ酸配列内での責任領域を相分離の責任領域を同定した。