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運動タンパク質素子による原形質流動の自律的構築

Publicly Offered Research

Project AreaHarmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
Project/Area Number 15H01309
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 InstitutionChiba University

Principal Investigator

伊藤 光二  千葉大学, 大学院融合科学研究科, 教授 (50302526)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords原形質流動 / ミオシン / アクチン / 分子モーター / 自律的配向 / モータータンパク質 / 自律的組織化
Outline of Annual Research Achievements

高等植物の細胞膜近傍ではアクチン繊維が細胞膜に沿って配向し, その極性もほぼそろっているので,小胞体に結合したミオシンは配向と極性が揃ったアクチン繊維に沿って一定の方向に動くことができ,それにより細胞内において方向をもった大きな流れ(原形質流動)がおきている。細胞膜に沿ってアクチン繊維が一定の極性をもって配向するのはどのような機構によるのであろうか?その有力なモデルとして,ミオシンとアクチン繊維の相互作用により自律的にアクチン繊維が極性を揃えて配向し,運動超分子マシナリーである原形質流動装置が構築されるモデルが有力となっている。このモデルを検証するために,植物細胞を模した幅,深さ,直径がそれぞれ10 um, 10um, 100 umのリング状のPDMS基板を作成した。基板にシロイヌナズナのミオシンを結合させ,そこにシロイヌナズナのアクチン繊維, ATPを入れたところ,アクチン繊維の濃度が細胞内と同程度(~0.5mg/ml)のときは,リングに沿ったアクチン繊維の運動が見られた。しかし,その方向は両方向にほぼ均等で,1方向性の運動は見られなかった。次に,細胞内においては,アクチン繊維は束化しているので,アクチン繊維を束化させた。メチルセルロース処理によるエントロピー効果により束化させた。メチルセルロースだけではアクチン繊維を束化するが,極性を揃えることができなかった。また,このアッセイをリング状の基板でなく平面状の基板でおこなったときは,束化したアクチン繊維内のアクチン繊維の極性はランダムとなり,一方向性の運動はおこらなかった。しかし,リング状基板内でアクチン繊維を束化させ,ミオシンと相互作用させたところ,驚くべきことに,束化が進むにしたがって運動方向の非対称が増幅されていき,アクチン繊維の方向が偏っていき,最終的に一方向性の運動がみられた。

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

    (5 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Myosin XI-I is Mechanically and Enzymatically Unique Among Class XI Myosins in Arabidopsis2016

    • Author(s)
      Haraguchi T., Tominaga M., Nakano A., Yamamoto K., and Ito K.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol

      Volume: 57 Issue: 8 Pages: 1732-1743

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw097

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The molecular mechanism and physiological role of cytoplasmic streaming2015

    • Author(s)
      Tominaga M. and Ito K
    • Journal Title

      Curr Opin Plant Biol

      Volume: 27 Pages: 104-110

    • DOI

      10.1016/j.pbi.2015.06.017

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] シロイヌナズナミオシンXI-K の尾部結合タンパク質の同定2016

    • Author(s)
      三神渚, 筒井千晶, 原口武士, 富永基樹, 野村有子, 中神弘史, 伊藤光二
    • Organizer
      日本植物学会 第80 回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナアクチンとシロイヌナズナミオシンとの間の反応特異性2016

    • Author(s)
      薩如拉, 諏訪貴大, 貴嶋紗久, 原口武士, 富永基樹, 上田太郎, 伊藤光二
    • Organizer
      日本植物学会 第80 回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ミオシンとアクチンを用いた人工原形質流動の構築2015

    • Author(s)
      鯉江 信慶,平塚 祐一,伊藤光二
    • Organizer
      日本植物学会第79回大会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター(新潟県・新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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

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