クライオ電子断層撮影を用いたクロマチン生体分子凝集体の定量的空間解析

学術的背景 生物分子凝集体(biomolecular condensates)は、細胞内で液-液相分離(LLPS)によって形成される膜のない細胞小器官であり、遺伝子発現やシグナル伝達などの重要な生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たします。しかし、従来のイメージング技術の限界により、凝集体内部の高解像度構造情報は長らく欠如しており、その機能メカニズムの深い理解を妨げてきました。染色質(chromatin)は真核生物の細胞核内で遺伝物質を組織化する主要な形態であり、その動的な凝集と解離のプロセスは遺伝子調節に直接影響を与えますが、染色質凝集体の微細構造と分子配列の規則性は依然として不明な点が多いです。 本研究はMichael K. Rosenチームが主導し、以下の重要な課題に取り組みました:...

問題解決プロトコル:タンパク質構造と言語モデル埋め込みを使用した正確な残基レベルの相分離予測

一、学術的背景と研究意義 近年、タンパク質の液-液相分離(phase separation、PS)は、細胞内生体分子の制御メカニズムとして生命科学分野で広く注目を集めています。相分離は膜なしオルガネラ(biomolecular condensates)の形成を促進するだけでなく、生化学反応速度、タンパク質の組織や局在に大きく影響し、さらに癌や神経変性疾患といった重大疾患の発症とも密接に関わっています。相分離現象の生物学的意義は次第に明らかになってきましたが、その駆動メカニズムや調節コードは依然として複雑かつ捉えがたく、とくに相分離を駆動するタンパク質領域の認識において、科学界は依然多くの課題に直面しています。 従来の相分離予測手法は、既存のタンパク質注釈情報や人工的に設定した特徴パラメータに...

PABPC1の相分離による選択的翻訳制御が慢性骨髄性白血病の急性転化期と治療抵抗性を調節する

学術的背景と問題の導入 慢性骨髄性白血病(Chronic Myeloid Leukemia, CML)は、BCR-ABL1融合遺伝子によって引き起こされる血液系の悪性腫瘍です。チロシンキナーゼ阻害剤(Tyrosine Kinase Inhibitors, TKIs)の使用により、CML患者の生存率は大幅に改善されましたが、TKI耐性と急性転化期(Blast Crisis, BC)への進行は依然として臨床治療における主要な課題です。急性転化期患者の予後は極めて悪く、中央生存期間は1年未満です。そのため、CML進行の分子メカニズムを研究し、特に新たな治療標的を探求することは、臨床的に重要な意義を持ちます。 近年、翻訳制御ががんの進行において重要な役割を果たすことが多くの研究で示されています。しか...

リッチリチウム酸化物カソードにおける相分離とナノ拘束された流体O2

リチウムイオン電池の正極材料の構造変化に関する動的および熱力学的研究 学術的背景と研究動機 リチウムイオン電池は、現代の携帯電子機器や電気自動車の重要な動力源であり、従来は層状のLiCoO2正極材料が使用されてきました。しかし、持続的な高エネルギー密度の要求により、科学者たちは新しい高エネルギー密度電極を探求しています。リチウム富化酸化物正極材料(例:Li1.2Mn0.8O2)は、サイクリング中に遷移金属イオンと酸化還元反応の両方を利用できるため、従来の正極材料より高いエネルギー密度を提供します。しかし、これらの材料はサイクリング中にしばしば構造変化を伴い、エネルギー密度に大きく影響を与えます。これらの構造変化と酸化還元挙動との関係を理解することが、リチウム富化正極材料の改良に向けた主要な課...