リボソームの生合成における各要素の構造と機能に関する研究

本研究の目的は、生化学・蛍光技術・ナノバイオロジーのさまざまな手法を組み合わせて、核小体の構造とその構造維持の仕組みを解明することである。最終年度である本年度は、これまでの試料準備や予備実験を踏まえ、核小体の物理的弾性や物質透過性などを、特定の薬剤処理や核小体因子のノックダウンと組み合わせて行い、その基本的特質を明らかにした。これまでに確立した核小体精製法と原子間力顕微鏡による弾性測定を組み合わせた解析を行ったところ、アクチノマイシンによって核小体のRNA転写を阻害すると核小体の弾性は有意に低下した。一方、MG132によってプロテアソーム機能を阻害すると核小体内には凝集体が形成されるが、この状態では核小体の弾性は上がることが明らかとなった。これらのことは、核小体の機能と物性の直接的な相関関係を示している。また、RPL6やLaminをノックダウンした細胞でも、核小体の弾性は有意に変化したことから、核小体の弾性は特定の構成因子に依存するものであることが考えられる。蛍光デキストランを用いた核小体の物質透過性の解析では、これまでのところ上記のノックダウンによって有意な差は見られておらず、弾性と物質透過性には直接の相関関係がないようである。このことは、ウイルス感染などで形態が変化しても核小体内外の分子のやりとりには限定的な影響しか与えないことを示唆しており、核小体の構造と機能を結び付けて理解する上で大変重要な知見になると考えている。

本研究の目的は、生化学・蛍光技術・ナノバイオロジーのさまざまな手法を組み合わせて、核小体の構造とその構造維持の仕組みを解明することである。最終年度である本年度は、これまでの試料準備や予備実験を踏まえ、核小体の物理的弾性や物質透過性などを、特定の薬剤処理や核小体因子のノックダウンと組み合わせて行い、その基本的特質を明らかにした。これまでに確立した核小体精製法と原子間力顕微鏡による弾性測定を組み合わせた解析を行ったところ、アクチノマイシンによって核小体のRNA転写を阻害すると核小体の弾性は有意に低下した。一方、MG132によってプロテアソーム機能を阻害すると核小体内には凝集体が形成されるが、この状態では核小体の弾性は上がることが明らかとなった。これらのことは、核小体の機能と物性の直接的な相関関係を示している。また、RPL6やLaminをノックダウンした細胞でも、核小体の弾性は有意に変化したことから、核小体の弾性は特定の構成因子に依存するものであることが考えられる。蛍光デキストランを用いた核小体の物質透過性の解析では、これまでのところ上記のノックダウンによって有意な差は見られておらず、弾性と物質透過性には直接の相関関係がないようである。このことは、ウイルス感染などで形態が変化しても核小体内外の分子のやりとりには限定的な影響しか与えないことを示唆しており、核小体の構造と機能を結び付けて理解する上で大変重要な知見になると考えている。