金属イオン修飾を利用した液-液相分離液滴の構造多型解析

金属离子修饰液-液相分离液滴的结构多态性分析

• 批准号: 22KJ0024
• 负责人: 川向 ほの香
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0024/
• 关键词: 液-液相分離; アミロイド; NMR; SAXS

生体分子の流動的な相互作用によって特定の分子が集合し、周囲から隔離された液滴領域が形成される「液-液相分離 (LLPS)」は、細胞内の転写制御おいて重要である一方、筋萎縮性側索硬化症 (ALS) などの神経難病の発症との関連が示唆されている。天然変性領域を有するFused in sarcoma (FUS) は、このようなLLPSを示すタンパク質で、一定の濃度以上では自己会合して液滴を形成するものの、制御因子Kapβ2が結合することで液滴形成が抑制され、その平衡状態が制御されている。一方、ALS患者でみられるC9orf72遺伝子への繰り返し挿入配列から産生される(Pro-Arg)nポリジペプチド (PRn) 存在下では、このFUSの液滴内部にPRnが取り込まれることにより液滴が長時間安定に形成され、液滴内部でFUSが凝集し、アミロイド化する。つまり、PRnが存在することで、FUSの単分散と液滴の平衡を制御するKapβ2の機能が阻害されると想定される。本研究では、制御因子Kapβ2とFUSの相互作用に対してPRnが与える影響について検討することで、PRnが細胞内のLLPS制御を破綻するメカニズムの解明を目指す。さらに、PRn存在下における細胞内でのFUSの動態を明らかにすることで、ALSの発症メカニズムの一端が明らかになると期待される。昨年度はPRによるKapβ2の機能阻害のメカニズムを明らかにするために核磁気共鳴 (NMR) 法などを用いた解析を行い、その成果の一部を学会で発表した。

液 - 液相分离（LLP），其中特定的分子通过生物分子的流体相互作用聚集，并创建与周围环境分离的液滴区域，在细胞内转录控制中很重要，但已建议它与可恶的神经学疾病的发展有关，例如乳腺乳头瘤菌的乳腺乳清细胞延迟杂种（Als））。在具有自然修饰区域的肉瘤（FUS）中融合的是一种表现出LLP的蛋白质，尽管当调节因子KAPβ2结合并控制其平衡状态时，它以一定浓度或更高的浓度自求解，但液滴形成抑制。另一方面，在存在A（pro-ARG）N多肽（PRN）的情况下，由重复插入序列到C9ORF72基因中产生，发生在ALS患者中，PRN被掺入该FUS的液滴中，从而使液滴形成很长一段时间，并在很长一段时间内将其内部和fus聚集在一起。换句话说，假定PRN的存在抑制了KAPβ2的功能，KAPβ2控制了FUS单分散和液滴的平衡。在这项研究中，我们旨在通过检查PRN对调节因子KAPβ2和FUS之间相互作用的影响来阐明PRN在细胞中分解LLP的调节的机制。此外，预计通过阐明在PRN存在下细胞内FUS的动力学，将揭示ALS发育的一种机制。去年，为了阐明PR抑制KAPβ2功能的机制，我们使用核磁共振（NMR）方法进行了分析，并在会议上介绍了一些结果。

项目成果

Mechanistic insight into regulation and dysregulation of liquid-liquid phase separation of FUS

FUS 液-液相分离调节和失调的机制见解

• 发表时间: 2021
• 作者: Honoka Kawamukai;Tomohide Saio;Koichiro Ishimori
• 通讯作者: Koichiro Ishimori

PRn inhibits the binding of KapB2 to FUS

PRn 抑制 KapB2 与 FUS 的结合

• 发表时间: 2021
• 作者: Honoka Kawamukai;Koichiro Ishimori;Tomohide Saio
• 通讯作者: Tomohide Saio