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繊毛外腕ダイニンによるカルシウム依存的屈曲制御と生体調節

Publicly Offered Research

Project AreaCilium-centrosome system regulating biosignal flows
Project/Area Number 15H01201
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

稲葉 一男  筑波大学, 生命環境系, 教授 (80221779)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywordsカラクシン / 繊毛病 / ダイニン / 微小管 / 精子 / 内臓逆位 / 水頭症 / カルシウム / 繊毛 / 鞭毛繊毛
Outline of Annual Research Achievements

カラクシンはカルシウム依存的に外腕ダイニン重鎖に結合し、微小管の滑り運動を制御する。ホヤ精子では、卵に向かって走化性を示す際の非対称波鞭毛運動に必須であり、ウニ胚の繊毛では屈曲率の上昇と協調的な繊毛運動に関与している。しかしながら、脊椎動物におけるカラクシンの機能については知られていなかった。本研究では、マウス繊毛におけるカラクシンの機能および生体調節との関連を、ノックアウトマウスを用いて解析した。その結果、カラクシン欠損マウスは繊毛病の様相を呈すことがわかった。組織ごとに繊毛の構造や運動を詳細に調べた結果、屈曲の伝播異常が見られるものの、予想に反し精子は受精能を有した。気管繊毛も屈曲異常やフロー速度の低下が見られたが、方向性を持った外液フローを起こすことがわかった。カラクシン欠損によりもっとも顕著に現れたのが、水頭症と内臓逆位であった。水頭症は脳脊髄液フローの異常で起こることが知られているが、上衣細胞繊毛の運動や外液フローは見かけ上正常であった。一方、ノックアウトマウスの約半数に内臓逆位が見られた。nodalやleftyの遺伝子発現を調べた結果、カラクシンノックアウトマウスではこれらの左側特異的発現は乱れ、右側に発現するもの、両方に発現が見られるもの、発現が見られないものが得られた。これらの遺伝子の非対称発現はノードにおける繊毛フローが関与しているため、ノード繊毛の観察を行なった。その結果、ノードの左向きのフローが著しく減少し、ランダムに近い状態になっていることが明らかになった。走査型電子顕微鏡による観察の結果、ノード繊毛の数が著しく減少していることが示され、カラクシンがノード繊毛の形成に関与するという新たな知見が明らかとなった。これらの結果は、中心対微小管がないノード繊毛に特異的な外腕の機能ならびにカラクシンによる調節機構が関与している可能性を示唆している。

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。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Effects of a Protein Kinase Inhibitor on Sperm Motility in the Japanese Quail2017

    • Author(s)
      Matsuzaki M, Mizushima S, Ichikawa Y, Shiba K, Inaba K, Sasanami T.
    • Journal Title

      The Journal of Poultry Science

      Volume: 54 Issue: 1 Pages: 73-79

    • DOI

      10.2141/jpsa.0160079

    • NAID

      130005300330

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Doublet 7 shortening, doublet 5-preferential poly-Glu reduction, and beating stall of sperm flagella in Ttll9-/- mice.2016

    • Author(s)
      Konno A, Ikegami K, Konishi Y, Yang HJ, Abe M, Yamazaki M, Sakimura K, Yao I, Shiba K, Inaba K, Setou M.
    • Journal Title

      J Cell Sci.

      Volume: 129 Issue: 14 Pages: 2757-2766

    • DOI

      10.1242/jcs.185983

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sperm Dysfunction and Ciliopathy.2016

    • Author(s)
      Inaba K, Mizuno K.
    • Journal Title

      Reprod Med Biol

      Volume: 15 Issue: 2 Pages: 77-94

    • DOI

      10.1007/s12522-015-0225-5

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Calcium sensors of ciliary outer arm dynein: functions and phylogenetic consideration for eukaryotic evolution2015

    • Author(s)
      Inaba K.
    • Journal Title

      Cilia

      Volume: in press Issue: 1 Pages: 6-6

    • DOI

      10.1186/s13630-015-0015-z

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Calaxin is essential for ciliary formation in nodal monocilia but not in sperm flagella or epithelial multicilia2016

    • Author(s)
      Kazuo Inaba
    • Organizer
      The 28th CDB Meeting "Cilia and Centrosomes: Current Advances and Future Directions"
    • Place of Presentation
      RIKEN, Hyogo, Kobe, Japan
    • Year and Date
      2016-11-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Calaxin is critical for the formation of mouse nodal cilia2016

    • Author(s)
      Keita Sasaki, Akihiro Nakamura, Kogiku Shiba, Natsuko Kawano, Daisuke Shibata, Mami Miyado, Yuhkoh Satouh, Hironori Ueno, Shigenori Nonaka, Masahito Ikawa, Tadashi Baba, Kenji Miyado, Kazuo Inaba
    • Organizer
      The joint meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th Meeting of the Zoological Society of Japan
    • Place of Presentation
      OIST, Onna, Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2016-11-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sperm-specific calcineurin is necessary for midpiece flexibility and male fertility2016

    • Author(s)
      Haruhiko Miyata, Yuhkoh Satouh, Daisuke Mashiko, Masanaga Muto, Kaori Nozawa, Kogiku Shiba, Yoshitaka Fujihara, Ayako Isotani, Kazuo Inaba, Masahito Ikawa
    • Organizer
      Meeting of the Society for the Study of Reproduction
    • Place of Presentation
      Sheraton San Diego Hotel & Marina San Diego, CA, USA
    • Year and Date
      2016-07-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 精子カルシニューリンは尾部中片部の屈曲能とオスの生殖能に必須である2016

    • Author(s)
      宮田治彦、佐藤裕公、増子大輔、武藤真長、野澤香織、柴小菊、藤原祥高、磯谷綾子、稲葉一男、伊川正人
    • Organizer
      第63回日本実験動物学会総会
    • Place of Presentation
      ミューザ川崎シンフォニーホール、神奈川県川崎
    • Year and Date
      2016-05-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 超構造複合体「軸糸」の分子構築と運動機構解明のためのアプローチ. 「生命の機能とかたち」2016

    • Author(s)
      稲葉一男
    • Organizer
      高エネルギー加速器研究機構-筑波大学第1回連携ワークショップ
    • Place of Presentation
      筑波大学医学医療学系健康医化学イノベーション棟, 茨城県筑波
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Calcium sensors of ciliary outer arm dynein and eukaryotic evolution2015

    • Author(s)
      Kazuo Inaba
    • Organizer
      日本植物学会第79回大会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市、朱鷺メッセ・新潟コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] Sperm guidance: comparison with motility regulation in bikont species.2015

    • Author(s)
      Inaba K, Kutomi O, Shiba K, Cosson J.
    • Total Pages
      40
    • Publisher
      Bentham Science Publishers
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 筑波大学下田臨海実験センター稲葉研究室研究紹介

    • URL

      http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~inaba/research.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 筑波大学下田臨海実験センター稲葉研究室

    • URL

      http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~inaba/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] The joint meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th Meeting of the Zoological Society of Japan2016

    • Place of Presentation
      OIST, Onna, Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2016-11-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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