天然変性タンパク質が核内ストレス体の「るつぼ機能」を制御ー 細胞内の「新型温度センサー」を発見!ー

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2026-07-17 大阪大学

大阪大学などの研究グループは、ヒト細胞が熱ストレスを感知して遺伝子発現を制御する新しい温度感知機構を解明した。熱ストレス時に形成される非膜オルガネラ「核内ストレス体(nSB)」は、スプライシング因子SRSFとリン酸化酵素CLK1を集積して反応を促進する「るつぼ」として機能するが、その温度依存的な制御機構は不明だった。本研究では、CLK1のSer341リン酸化がnSBへの局在を決定し、PP1による脱リン酸化とRIOK2による再リン酸化によって制御されることを明らかにした。さらに、天然変性タンパク質PPP1R2が高温ではPP1から解離し、温度低下で再結合することでPP1活性を切り替える、新型の可逆的「温度センサー」として機能することを初めて発見した。本成果は、天然変性タンパク質が環境変化を直接感知するという新概念を提示するとともに、細胞のストレス応答や遺伝子発現制御、がんなどの疾患研究、RNA標的創薬や温度応答型分子スイッチの開発につながることが期待される。

天然変性タンパク質が核内ストレス体の「るつぼ機能」を制御ー 細胞内の「新型温度センサー」を発見!ー
図1. 天然変性タンパク質PPP1R2は温度センサーとして働き、CLK1のリン酸化と核内ストレス体 (nSB) への局在化を制御します。その結果、nSBによるスプライシング制御が温度依存的に調節されます。

<関連情報>

核ストレス体によるスプライシング制御の温度感知機構 Thermo-sensing mechanisms of splicing control by nuclear stress bodies

Tsuyoshi Ueno, Shungo Adachi, Ichiro Taniguchi, Nobuo N. Noda, Kensuke Ninomiya, Tetsuro Hirose
Molecular Cell  Available online: 16 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.06.034

Highlights

  • CLK1 Ser341 phosphorylation controls its localization to nuclear stress bodies
  • PP1 and RIOK2 reciprocally regulate CLK1 Ser341 phosphorylation
  • PPP1R2 acts as a reversible thermosensor to regulate PP1 activity
  • Temperature shifts the PP1-RIOK2 balance to control CLK1 Ser341 phosphorylation

Summary

Nuclear stress bodies (nSBs) are stress-inducible membraneless organelles formed on HSATIII long noncoding RNAs (lncRNAs) that regulate pre-mRNA splicing during thermal stress recovery. During stress, dephosphorylated serine/arginine-rich splicing factors (SRSFs) accumulate in nSBs, whereas upon stress removal, their kinase CLK1 is recruited to rephosphorylate SRSFs, thereby promoting target intron detention. However, the mechanism underlying CLK1 localization to nSBs has remained unclear. Using HeLa cells and cell-free reconstitution, we identify CLK1 Ser341 phosphorylation as a critical determinant of its nSB localization and define its regulatory mechanism. Ser341 is phosphorylated under normal conditions, dephosphorylated by protein phosphatase 1(PP1) during stress, and rephosphorylated by RIOK2 during recovery, thus enabling CLK1 localization to nSBs specifically during recovery. We further identify PPP1R2, an entirely intrinsically disordered PP1 inhibitory subunit, as a reversible thermosensor that dissociates under stress to activate PP1. Together, our findings reveal multilayered thermosensing mechanisms that coordinate the staged localization of SRSFs and CLK1 to nSBs, thereby regulating temperature-dependent pre-mRNA splicing.

生物化学工学
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