チューブリンアイソタイプの違いは微小管動態の多様性に寄与するか？

• Project/Area Number: 14J03414
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 本多 優 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 微小管 / チューブリン / C. elegans

Outline of Annual Research Achievements

多くの生物では、微小管を構成するα－およびβ－チューブリンには複数のアイソタイプが存在する。本研究では線虫初期胚で発現するβ－チューブリン（TBB-1とTBB-2）に着目し、チューブリンアイソタイプがin vivoにおける微小管動態の多様性に寄与するかを検証した。昨年度までに、TBB-1とTBB-2は線虫1細胞期胚における発現量が異なることやそれぞれの欠損胚における微小管ダイナミクスが異なることが明らかになった。以上の結果をふまえ、今年度は以下の解析を行った。
TBB-1とTBB-2の発現量の違いを介して微小管動態に異なる影響を及ぼす可能性が考えられた。そこで、線虫1細胞期胚におけるβ-チューブリンの総量を変化させることなく、すべての微小管をTBB-1あるいはTBB-2により形成させるために、ゲノム編集技術（CRISPR-Cas9法）を用いてTBB-1とTBB-2のORFを置き換えた線虫株をそれぞれ作製した。これら２種類の遺伝子置換株に加え、野生型株とTBB-1およびTBB-2のそれぞれの欠損株の計５種類の株を用いて、TBB-1およびTBB-2の細胞内組成（濃度と比率）の違いが微小管動態に及ぼす影響を検証した。細胞内のβ-チューブリンの総量が等しいとき、TBB-1はTBB-2より伸長から短縮に切り替わる頻度が高い不安定な微小管を形成し、紡錘体がより激しく振動した。さらに、β-チューブリンの総量が減少すると微小管の伸長速度が遅くなり、紡錘体の振動が激しくなった。以上の結果から、TBB-1とTBB-2が形成する微小管のダイナミクスはそれぞれ異なり、これら２種のチューブリンアイソタイプの細胞内組成（濃度と比率）の違いがin vivoにおいて多様な微小管ダイナミクスを生み出すことが明らかになった。
以上の研究結果はJournal of Cell Scienceに掲載予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Tubulin isotype substitution revealed that isotype composition modulates microtubule dynamics in C. elegans embryos. (2017)
  • Author(s): Yu Honda, Kenta Tsuchiya, Eisuke Sumiyoshi, Nami Haruta, Asako Sugimoto
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 130 Issue: 9 Pages: 1652-1661
  • DOI: 10.1242/jcs.200923
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] チューブリンアイソタイプの違いがひきおこす微小管ダイナミクスの多様性 (2015)
  • Author(s): 本多 優、住吉 英輔、杉本 亜砂子
  • Organizer: 第６７回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船橋（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] Distinct contribution of different tubulin isotypes to microtubule dynamics. (2015)
  • Author(s): Yu Honda, Eisuke Sumiyoshi, Asako Sugimoto
  • Organizer: 20th International C. elegans Conference
  • Place of Presentation: University of California, Los Angeles, USA
  • Year and Date: 2015-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Simple genome editing of essential genes by the CRISPR/Cas9 system using temperature sensitive lethal mutant strains (2014)
  • Author(s): Yu Honda, Nami Haruta, Yukihiko Kubota and Asako Sugimoto
  • Organizer: C. elegans Development, Cell Biology and Gene Expression Meeting in association with The 6th Asia-Pacific C. elegans Meeting
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2014-07-15 – 2014-07-19