一次繊毛における新規機構「分子コンバータ」システムの解明
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21K15096
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
加藤 孝信 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (80844935)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 一次繊毛 / シグナル制御 / メカノセンサー / カルシウムイメージング / プロテオミクス |
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| Outline of Research at the Start |
細胞外の生体情報を受容し細胞をコントロールすることは、多細胞生物の恒常性維持や形態形成に重要である。細胞から伸びたアンテナのような小器官である一次繊毛は、細胞外の生体情報を感知するセンサーとしての機能を担う。これまでの研究から、一次繊毛では細胞外フロー刺激により、繊毛内Ca2+流入が起こることが知られている。一方で「繊毛からの情報が細胞にどのように作用しているのか」というその下流の経路に関しては未解明なままである。
本研究では独自の顕微鏡技術を軸に、繊毛に入力された情報が、どのように細胞内の遺伝子発現や酵素活性変化などのシグナル活性を制御するかを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞から伸びたアンテナのような小器官である一次繊毛は、細胞外環境を感知するセンサーとしてはたらく。これまでの研究から、細胞外の流れ刺激に対して繊毛内でカルシウム応答が見られることは知られていたが、その下流のシグナルカスケードに関しては未解明な点が多い。本研究課題では、この一次繊毛というアンテナが、どのように細胞に情報を伝達し、制御するのかを明らかにすることを目的とした。
昨年度に構築した「フローチャンバーを用いて腎臓由来の培養細胞に細胞外流れ刺激を与える系」を用いて、今年度は「繊毛の中で細胞外流れ刺激によってどのようなタンパク質の増減やリン酸化修飾が起きるのか」を知るために、繊毛内プロテオーム解析系を立ち上げた。すでに予備的な結果を得ており、来年度はこうした候補遺伝子の詳細な解析に進む予定である。
特にこうした詳細な解析を行うのに必須な、繊毛内での分子コンバータ因子の動態解析で必要な光路の構築を開始しており、次年度に計画している観察に向けて順調に準備を進めることが出来た。
またこの研究を進める中で、マウス初期胚のノードの一次繊毛 (マウスノード不動繊毛) において、繊毛内のタンパク質局在に異方性があり、繊毛が曲げられる向きを感知している可能性があるという驚くべき結果を得た (Katoh et al., Science, 2023)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請書の研究計画通りに順調に研究を進めており、「培養細胞にフローを与えるハイスループットシステムを用いた分子コンバータ関連の候補因子スクリーニング」を用いたスクリーニングを開始することが出来た。また、繊毛内での分子コンバータ因子の動態解析に関しても順調に準備を進めている。
また一方で、この研究を進める中で、この研究計画では想定していなかったマウスノード不動繊毛において「さらに繊毛の力学情報受容に繊毛の極性が効いている」という思いもよらない偶発的な発見があり、以前の研究結果とあわせて論文投稿を行うことが出来た。さらにその繊毛の極性制御を行っているメカニズムに関しても手掛かりを得つつあり、これらを総合的に評価すると、当初計画していた以上にインパクトのある結果となり、想定以上の進展と評価することが出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は申請書の研究計画通りに「分子コンバータ関連の候補因子スクリーニング」の結果の解析と「繊毛内での分子コンバータ因子の動態解析」を完了させることを目指す。これにより、細胞外流れ刺激によって、繊毛内でどのようなタンパク質の増減やリン酸化修飾が起きるのかを初めて明らかにすることが出来る見込みである。他方、マウスノード不動繊毛の実験に関しても、繊毛内極性を生み出すメカニズムについて引き続き探っていくことを予定している。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
