細胞の極性を担う非中心体性微小管ネットワーク形成機構
Project/Area Number |
22H02795
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 48010:Anatomy-related
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Research Institution | Kobe University |
Principal Investigator |
仁田 亮 神戸大学, 医学研究科, 教授 (40345038)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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Keywords | CAMSAP / 非中心体性微小管 / 極性 / クライオ電子顕微鏡 / CAMSAP2 |
Outline of Research at the Start |
非中心体性微小管は、中心体と独立に存在し、細胞の極性形成に主要な役割を果たす。申請者らは、 微小管マイナス端に結合するCAMSAPファミリータンパク質が液―液相分離を作ってtubulin分子を内部に取り込み、それが非中心体性微小管の形成中心=MTOCとなって微小管ネットワーク形成を司ることを見出した。そこで本研究では、in vitroのクライオ電子顕微鏡構造研究によりCAMSAPが誘導するMTOC形成から微小管ネットワーク形成までの分子構造基盤を解明し、モデル細胞のクライオ電子線トモグラフィーによりその構造基盤が細胞内でどのように修飾されて特徴的な微小管の配列を実現するのかを解明する。
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Outline of Annual Research Achievements |
消化管上皮細胞、神経細胞、心筋細胞など、高度な極性を持つ細胞の形態形成に重要な非中心体性微小管ネットワークがどのように形成されるかを解明するため、非中心体性微小管のマイナス端に結合することが報告されているCAMSAP2の機能・構造解析を、共焦点顕微鏡、全反射蛍光顕微鏡、クライオ電子顕微鏡などを用いて行った。CAMSAP2は単独で相分離を起こし、その内部にチューブリン (微小管を作るタンパク質) を取り込んで濃縮し、短時間で数え切れないほどの微小管重合核を形成すること、さらにそこが微小管形成中心となり、放射状に微小管が伸長し、Cam2-asterを形成することを確認した。これらの成果は、ELife誌に掲載された。 また、微小管ネットワーク形成過程を高速動画として捉えるため原子間力顕微鏡による解析を、また原子分解能構造として捉えるためにクライオ電子顕微鏡単粒子解析法を用いた解析を行なっており、いずれも順調にデータを取得し解析、論文執筆へ向けた準備中である。さらに、CAMSAPによる微小管ネットワーク形成過程を可視化すべく、クライオ電子線トモグラフィー法の整備をHeLa細胞などを用いて進めている。急速凍結条件の検討、Cryo-CLEM法によるタンパク質局在の検出、Cryo-FEB-SEM法による凍結試料の菲薄化、断層像からの目的構造のDeep learningによる自動抽出など、様々な段階の整備を行なっている。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
In vitroのCAMSAPによる微小管ネットワーク形成に関わる論文をELife誌に掲載することができた。 また、単粒子解析法による構造解析、クライオ電子線トモグラフィー法によるHeLa細胞の解析スキームの構築についても、当初の予定通りに進んでいる。
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Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り、クライオ電子顕微鏡による構造解析(静的高分解能構造)を進めるとともに、原子間力顕微鏡による動的構造との結果と照合し、より詳細な分子メカニズムを解明する。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)