Comprehensive analysis of intrinsically disordered proteins important for protein homeostasis

对蛋白质稳态重要的本质无序蛋白质的综合分析

• 批准号: 22KJ0830
• 负责人: 石塚 達也
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-22KJ0830/
• 关键词: 天然変性タンパク質; タンパク質安定化; CRISPRスクリーニング; Heroタンパク質

ヒトには超天然変性タンパク質が数百種類存在すると予測されているが、機能については不明な点が多い。本申請課題はこれらの細胞内での重要性と機能の解明を目的としている。近年報告された超天然変性タンパク質であるHeroタンパク質のタンパク質安定化という機能に着目し、タンパク質が不安定化するストレスにおいて細胞の生存に重要なタンパク質を網羅的に同定することで、超天然変性タンパク質の細胞における重要性を明らかにすることができるのではないかと考えた。まず、HEK293T細胞とCRISPR-Cas9システムを用いてヒトの約2万個の遺伝子をターゲットとしたスクリーニングを行い、タンパク質安定化に重要な遺伝子を網羅的に同定した。当該年度はこのスクリーニングの結果から高い重要度が示された遺伝子2000個ほどを抽出し、同じ条件で小規模で解像度の高い二次的なスクリーニングを行った。また、このスクリーニングの対象に全長にわたって高い天然変性スコアを持つ「超天然変性タンパク質」も追加することで、タンパク質安定化に重要な遺伝子との比較を試みた。その結果、タンパク質不安定化ストレス下で超天然変性タンパク質の重要度が特に高いという結果は得られなかった。一方で、通常の培養環境での細胞の生存に重要な超天然変性タンパク質がいくつも存在することが明らかになった。これらのタンパク質がどのようにして細胞の生存に寄与しているのかを明らかにするために、次に個別の機能解析を行なった。生存に重要な超天然変性タンパク質をいくつか選択し、ノックダウン後の遺伝子発現の変化をRNA-seqを用いて解析した。その結果、二種類がミトコンドリアゲノム上の遺伝子の発現に影響を与えることが確認された。現在はイメージング等を用いたさらに詳しい解析を行なっている。

可以预测，人类中将有数百种超天然变性蛋白，但是关于它们的功能有许多未知数。该应用程序旨在阐明这些单元格中的重要性和功能。我们专注于超天然变性蛋白的蛋白质稳定功能，近年来已经报道了，并认为，通过全面鉴定蛋白质对蛋白质不稳定的胁迫中重要的蛋白质，我们可以阐明细胞中超天然变性蛋白的重要性。首先，使用HEK293T细胞和CRISPR-CAS9系统筛选了约20,000个人类基因，并且全面鉴定了对蛋白质稳定的重要基因。在今年，从该筛选的结果中提取了大约2,000个具有很高重要性的基因，并在相同的条件下进行了小规模的高分辨率次要筛查。我们还添加了“超天然变性蛋白”在整个长度上具有高自然贬值得分的“超天然变性蛋白”与该筛选的受试者，并试图将它们与对蛋白质稳定的重要基因进行比较。结果，没有结果表明，在蛋白质不稳定应激下，超天然变性蛋白尤为重要。另一方面，已经揭示了许多超天然变性蛋白对于正常培养环境中的细胞存活很重要。然后进行单个功能分析，以阐明这些蛋白如何对细胞存活有效。选择了对生存重要重要的几种超天然变性蛋白，并使用RNA-Seq分析敲低后基因表达的变化。结果，已经确认两种类型影响基因在线粒体基因组上的表达。当前，正在使用成像进行进一步的详细分析。

项目成果

Identification of highly intrinsically disordered proteins with functions important for cell survival

鉴定具有对细胞生存重要功能的高度本质无序的蛋白质

• 发表时间: 2022
• 作者: Tatsuya Ishizuka;Kotaro Tsuboyama;Yukihide Tomari
• 通讯作者: Yukihide Tomari