RNA高次構造による老化促進メカニズムの解明

RNA高阶结构阐明衰老加速机制

基本信息

批准号：
21K14742
负责人：
松本咲
金额：
$ 3万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-02-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞の大きさは細胞機能を維持するために厳密に制御されている。その一方で、がん細胞では小さく、老化細胞では大きくなる。近年、細胞を肥大化させると、細胞内遺伝子発現が変化し、老化細胞様の形質が発言することが報告された。また、老化による細胞の肥大化により、細胞質の濃度が低下することも示唆されている。細胞が自身の大きさを制御するメカニズムや細胞老化メカニズムの解明は、老化関連疾患治療戦略の確立に必須であるものの、細胞内環境の変化が遺伝子発現に及ぼす影響については未だ理解されていない。本研究では、細胞サイズの変化による細胞質の分子環境の変化が遺伝子発現に及ぼす影響を、核酸の構造および熱安定性から定量的に理解することを目指す。そのため、下記の２ステップに分けて研究を行う。（１）In vitroにおける分子クラウディングが翻訳に及ぼす影響を明らかにする。（２）老化細胞における核酸構造による翻訳制御機構を明らかにする。令和4年度は（２）について検討した。ヘアピン構造やグアニン四重らせん構造などの高次構造を形成するRNAが転写されるテンプレートDNAとなるプラスミドベクターを遺伝子工学実験により設計、取得した。プラスミドを正常細胞および継代により老化した細胞に導入し、導入した遺伝子の発現を調べた。その結果、老化が進むにつれて翻訳効率の低下が観測された。またその翻訳効率の低下は安定な構造を形成するRNAほど顕著であった。令和5年度は老化が転写に及ぼす影響についてもqPCRを用いて調べ、老化の促進と翻訳効率の低下との関連を詳細に明らかにする予定である。

严格控制细胞大小以维持细胞功能。另一方面，它在癌细胞中较小，在衰老细胞中较大。近年来，有报道称，当细胞增大时，细胞内基因表达发生变化，导致细胞出现衰老细胞样特征。也有人提出，细胞质浓度由于衰老引起的细胞增大而降低。尽管阐明细胞控制其大小的机制和细胞衰老的机制对于制定衰老相关疾病的治疗策略至关重要，但细胞内环境的变化对基因表达的影响仍不清楚。在本研究中，我们旨在从核酸结构和热稳定性的角度定量了解由于细胞大小变化而导致的细胞质分子环境变化对基因表达的影响。因此，研究将分为以下两个步骤。 (1)阐明分子拥挤对体外翻译的影响。 (2)阐明衰老细胞中核酸结构的翻译控制机制。 2020 财年，我们考虑了 (2)。通过基因工程实验，我们设计并获得了质粒载体，作为RNA转录的模板DNA，形成发夹结构、鸟嘌呤四螺旋结构等高阶结构。将质粒导入正常细胞和传代老化的细胞中，检查导入基因的表达。结果，随着年龄的增长，翻译效率下降。此外，对于形成更稳定结构的RNA来说，翻译效率的下降更为明显。在2021财年，我们计划使用qPCR来研究衰老对转录的影响，并详细阐明加速衰老与翻译效率下降之间的关系。