タンパク質寿命が制御するシン・バイオロジー

Shin-biology regulated by protein lifetime
文部科学省 科学研究費補助金 学術変革領域研究(A) 令和5年〜9年度

Planned Research

A03-2
オーキシンデグロン法によるタンパク質寿命操作
鐘巻 将人
国立遺伝学研究所 教授
http://kanemaki-lab.sakura.ne.jp/jpn/
researchmap: https://researchmap.jp/read013423
概要

本領域が目指す「タンパク質寿命の原理を理解」するためには、タンパク質寿命管理に影響するタンパク質を除去し、影響を調べる方法論が必要である。さらに、タンパク質寿命原理の理解の先には、人為的なタンパク質寿命操作を目指す必要がある。申請者がこれまで開発・改良を重ねてきた、任意タンパク質の分解を可能にするオーキシンデグロン(Auxin-Inducible Degron: AID)法は、その迅速性と可逆性から上記研究方法論および人為的タンパク質操作法として理想的な技術である。しかしながら、最新改良型のAID2を持ってしても、1) 分解誘導時にごく少量残存する標的タンパク質により表現型が現れない場合がある、2)デグロンタグ付加には高度な遺伝学的改変を要求し、適用できる細胞・生物種が限られる、3)現在の誘導リガンドは脳内の分解誘導効率が低い、といった課題がある。これらをAID2の技術改良、新規誘導リガンド開発することにより克服する。AID2の基礎生命科学研究における汎用性を拡大し、本領域研究を技術面から支援する。

  1. *Kanemaki MT. Ligand-induced degrons for studying nuclear functions. Curr Opin Cell Biol 74, 29-36 (2022)
  2. Negishi T, Kitagawa S, Horii N, Tanaka Y, Haruta N, Sugimoto A, Sawa H, Hayashi K, *Harata M, *Kanemaki MT. The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans. Genetics 220, iyab218 (2022)
  3. Saito Y, *Kanemaki MT. Targeted protein depletion using the auxin-inducible degron 2 (AID2) System. Curr Proto 1, e219 (2021)
  4. Yesbolatova A, Saito Y, Kitamoto N, Makino-Itou H, Ajima R, Nakano R, Nakaoka H, Fukui K, Gamo K, Tominari Y, Takeuchi H, Saga Y, Hayashi K, *Kanemaki MT. The auxin-inducible degron 2 technology provides sharp degradation control in yeast, mammalian cells, and mice. Nat Commun 11, 5701-5701 (2020)
  5. Yesbolatova A, Natsume T, Hayashi K, *Kanemaki MT. Generation of conditional auxin-inducible degron (AID) cells and tight control of degron-fused proteins using the degradation inhibitor auxinole. Methods 164-165, 73-80 (2019)
  6. Natsume T, *Kanemaki MT. "Conditional degrons for controlling protein expression at the protein level. Annu Rev Genet 51, 83-102 (2017)
  7. Natsume T, Nishimura K, Minocherhomji S, Bhowmick R, Hickson ID *Kanemaki MT. Acute inactivation of the replicative helicase in human cells triggers MCM8-9-dependent DNA synthesis. Gen & Dev 31, 816-829 (2017)
  8. Natsume T, Kiyomitsu T, Saga Y, *Kanemaki MT. Rapid protein depletion in human cells by auxin-inducible degron tagging with short homology donors. Cell Rep 15, 210-218 (2016)
  9. Nishimura K., Ishiai M., Horikawa K., Fukagawa T., Takata M., Takisawa H, *Kanemaki MT. Mcm8 and Mcm9 form a complex that functions in homologous recombination repair induced by DNA interstrand crosslinks. Mol Cell 47, 511-522 (2012)
  10. Nishimura K, Fukagawa T, Takisawa H, Kakimoto T, *Kanemaki M. An auxin-based degron system for the rapid depletion of proteins in nonplant cells. Nat Meth 6, 917-922 (2009)