メチオニン欠乏時に転写因子Met4とその共活性化因子Met32が形成する凝集体が、標的遺伝子のクラスター化と遺伝子発現の増強に寄与する

Core Concepts

メチオニン欠乏時に転写因子Met4とその共活性化因子Met32が核内で凝集体を形成し、標的遺伝子の3次元的クラスター化を促進することで、それらの遺伝子発現を強化する。

Abstract

本研究では、メチオニン欠乏応答経路の中心的な転写因子であるMet4とその共活性化因子Met32が、メチオニン欠乏条件下で核内に凝集体を形成することを示した。
in vitroの実験では、Met32単独でも液-液相分離を起こすことが明らかになり、Met4もMet32の凝集体に取り込まれることが分かった。
これらの転写因子凝集体は、標的遺伝子のクラスター化を促進し、クラスター化された遺伝子の発現を増強することが明らかになった。
具体的には、Met4の標的遺伝子の一部が凝集体と共局在し、さらにそれらの遺伝子が3次元的に集積することが示された。
また、Met4の凝集体形成能を部分的に低下させた変異体では、凝集体に近接した遺伝子の発現が選択的に減少した。
以上の結果から、Met4とMet32の凝集体形成が、標的遺伝子のクラスター化と発現増強に寄与することが明らかになった。

Stats

メチオニン欠乏時のMet4とMet32の凝集体形成は、それぞれの核内ピクセル強度の変動係数(CV)が有意に高い。
Met4とMet32の蛍光シグナルの相関係数は0.75と高い。
Met4とMet32の凝集体形成に関与するMet4のIDR領域の一部を欠失させると、凝集体形成が部分的に減少する。
Met4 ΔIDR2.3変異体では、Met4標的遺伝子の約半数で発現が有意に低下する。

Quotes

Met4とMet32の凝集体形成が、標的遺伝子のクラスター化と発現増強に寄与する。
Met4の凝集体形成能を低下させた変異体では、凝集体に近接した遺伝子の発現が選択的に減少する。

Key Insights Distilled From

Transcription Factor Condensates Mediate Clustering of MET Regulon and Enhancement in Gene Expression

by Lee,J., Simp... at www.biorxiv.org 02-08-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.06.579062v1

Deeper Inquiries

メチオニン応答以外の環境ストレス応答経路でも、同様の転写因子凝集体が形成されているか?

研究によると、メチオニン応答以外の環境ストレス応答経路でも、同様の転写因子凝集体が形成される可能性があります。実際、研究ではストレス応答を担う他の転写因子も凝集体を形成することが報告されています。例えば、YAPは浸透圧ストレスに応答して凝集体を形成することが知られています。また、植物の場合、phyBは光や温度の刺激を感知するためにLLPSの特性を利用しています。したがって、環境ストレス応答経路においても、転写因子凝集体の形成が一般的であり、細胞がストレスに対して迅速かつ効率的に反応するための機能的な必要性があると考えられます。

転写因子凝集体の形成と解離のダイナミクスはどのように調節されているのか?

転写因子凝集体の形成と解離のダイナミクスは、複数の要因によって調節されています。まず、転写因子の構造に含まれる不規則領域（IDR）が凝集体形成に重要な役割を果たしています。IDRを持つ転写因子は多価の相互作用を通じて液体状のドロプレットを形成し、これが凝集体の基盤となります。また、転写因子同士や他の共同活性化因子との相互作用も凝集体の形成に影響を与えます。さらに、細胞内の環境や他の細胞内要因も凝集体の形成と解離に影響を与えます。例えば、特定の条件下でのタンパク質濃度やポストトランスレーション修飾の変化が凝集体のダイナミクスに影響を与える可能性があります。

転写因子凝集体が遺伝子発現に与える影響は、細胞の状態や遺伝子の特性によって異なるのか?

転写因子凝集体が遺伝子発現に与える影響は、細胞の状態や遺伝子の特性によって異なる可能性があります。一般的に、転写因子凝集体は特定の遺伝子群を局所的に集中させ、その遺伝子の発現を促進することが知られています。しかし、この影響は複雑であり、遺伝子の種類や周囲の環境によって異なる可能性があります。例えば、特定の遺伝子が転写因子凝集体によって活性化される一方で、他の遺伝子は抑制される場合もあります。また、転写因子凝集体が遺伝子発現に与える影響は、凝集体の形成や解離のダイナミクス、および遺伝子の調節機構によっても異なる可能性があります。そのため、転写因子凝集体と遺伝子発現の関係は、細胞の状態や遺伝子の特性によって複雑に変動する可能性があります。