Dynamics of RNA-protein complex in homologous chromosome pairing

同源染色体配对中RNA-蛋白质复合物的动力学

基本信息

批准号：
19K06503
负责人：
丁大橋
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

相同染色体の対合は親世代から承け継いだ相同染色体が互いを見つけて接着する過程で、正常な対合が相同組換えに不可欠である。相同染色体の相互認識と対合の分子機構を解明するのが本研究課題の究極な目的である。これまでの研究で、染色体上に滞留するlncRNAが相同染色体の相互認識の鍵であることが示唆された。lncRNAを染色体に引き留めるには、Smpタンパク質と呼ばれる複数な転写終結因子が必要である。lncRNAとSmpタンパク質が液液相分離によってドロップレットを形成する。異種類のlncRNAを持つドロップレットが互いに融合できず、同種類のlncRNAを持つドロップレットのみ互いに融合し結果として染色体の対合を促進することから、RNAが対合の特異性を決めることが示唆された。RNA配列とタンパク質の種類によって、どのようにドロップレットの性質が変わるかを解析するために、試験管内にドロップレットを再構成することを試みた。その結果、Smpタンパク質のうち、Seb1タンパク質単独でも相分離し、試験管内にドロップレットを形成できることが分かった。Seb1タンパク質にRNAを10ｎM程度加えると、Seb1ドロップレットの形成が大きく促進されて、しかもRNAがドロップレットに濃縮される。Seb1-RNAドロップレットをFARP (光褪色後蛍光回復法)で解析すると、異なるRNA種類を含むドロップレットが異なるFRAPプロファイルを示すことから、RNAの種類によってドロップレットの物理化学性質を決定されることが分かった。さらに、同じRNAを含むドロップレット同士がお互い融合しやすい傾向を示すことから、相同染色体相互認識のメカニズムが転写されるRNAとSeb1などSmpタンパク質から作られる染色体上のドロップレットが大きいな役割を果たすことがほぼ確実になった。現在発表論文を執筆中。

配对同源染色体是一个过程，在该过程中，从父母产生中遗传并彼此粘附的同源染色体，正常配对对于同源重组至关重要。该研究主题的最终目标是阐明相互识别和同源染色体配对的分子机制。先前的研究表明，存在于染色体上的LNCRNA是同源染色体相互识别的关键。需要多种转录终止因子（称为SMP蛋白）保留在染色体上的LNCRNA。 lncRNA和SMP蛋白通过液态相分离形成液滴。具有不同类型的lncRNA的液滴无法将其融合在一起，只有将相同类型的lncrnas融合在一起的液滴一起进行，从而导致染色体配对，这表明RNA决定了配对的特异性。我们试图将液滴重建为体外，以分析液滴的性质如何根据RNA序列和蛋白质类型而变化。结果，发现在SMP蛋白中，单独的SEB1蛋白可以分离，并且可以在试管中形成液滴。将RNA添加到SEB1蛋白约10 nm的SEB1蛋白中极大地促进了SEB1液滴的形成，RNA浓缩到液滴中。当通过FARP分析SEB1-RNA液滴（轻度褪色后的荧光回收法）时，发现包含不同RNA类型的液滴显示出不同的FRAP谱，并且可以通过RNA类型确定液滴的物理化学性质。此外，含有相同RNA的液滴往往更容易融合在一起，因此几乎可以肯定的是，从SMP蛋白（如SEB1）产生的转录RNA和染色体液滴的同源染色体相互识别的机制起着主要作用。目前正在撰写一篇已发表的论文。