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真核生物鞭毛の表面運動:現象の普遍性と膜ダイナミクス

Publicly Offered Research

Project AreaHarmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
Project/Area Number 15H01328
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 InstitutionGakushuin University

Principal Investigator

神谷 律  学習院大学, 理学部, 研究員 (10124314)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords鞭毛・繊毛 / 膜タンパク質の動態 / 糖タンパク質 / 細胞運動 / 細胞・組織 / 生体分子 / 蛋白質 / 糖鎖 / 膜蛋白質動態 / 糖蛋白質
Outline of Annual Research Achievements

ある種の真核生物の鞭毛(繊毛)は高速の波打ち運動だけでなく、表面膜と固体表面との間で滑走運動を行うことが知られている。その運動は鞭毛内輸送系(IFT)によって駆動されているとの考えが有力である。鞭毛膜貫通性の糖タンパク質が輸送される際に、外部の基質と相互作用して滑り力を発生するという考えである。この機構によるとすると、滑走が長距離にわたって起こる場合には、その糖タンパク質は鞭毛膜と基質の両方に結合し続けていることはできない。一方、我々は以前、クラミドモナス鞭毛膜に付着したビーズが滑走する際、膜の糖タンパク質が外れてビーズに付着し、ビーズが塊を形成することを見出した。すなわち、糖タンパク質は予想どおり滑走中に外れるのである。その機構と現象の普遍性を追求することが本研究の目的である。
これまでに、ビーズの凝集には鞭毛膜の主要糖タンパク質FMG1が関わっていることを明らかにした。また、タンパク質の合成、輸送、あるいは糖鎖修飾の阻害により、細胞の固体表面への付着とビーズの凝集が阻害されたので、鞭毛の表面運動にはFMG1の動的なふるまいが重要と結論した。今年度の研究では、基質付着に関係する別のタンパク質として、分子量100万のタンパク質を同定した。質量分析によれば、プロテオームのデータベースに分子量40万と50万の2種のタンパク質として登録されているものであった。おそらくそれらは本来のタンパク質の分解産物であろう。この他に例を見ない巨大タンパク質の局在と動態の解析は今後の課題である。
昨年度の実験ではウニ初期胚頂毛(非運動性繊毛)に付着したビーズが滑走運動を行うことを見いだした。今年度は別種のウニにおいて、これまでIFTでは観察されたことのない高速の運動を行うことが認められた。これらの結果は、鞭毛繊毛の表面運動が、系統的に遠く離れた生物種で見られる普遍的な現象であることを示している。

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

    (6 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Axonemal dynein light chain-1 locates at the microtubule-binding domain of the γ heavy chain.2015

    • Author(s)
      Ichikawa M, Saito K, Yanagisawa HA, Yagi T, Kamiya R, Yamaguchi S, Yajima J, Kushida Y, Nakano K, Numata O and Toyoshima YY.
    • Journal Title

      Molicular Biology of the Cell

      Volume: 26 Issue: 23 Pages: 4236-47

    • DOI

      10.1091/mbc.e15-05-0289

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reduced tubulin polyglutamylation suppresses flagellar shortness in Chlamydomonas2015

    • Author(s)
      Kubo T, Hirono M, Aikawa T, Kamiya R, Witman G.B.
    • Journal Title

      Mol. Biol. Cell

      Volume: 26 Issue: 15 Pages: 2810-2822

    • DOI

      10.1091/mbc.e15-03-0182

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface motility in eukaryote cilia/flagella: Generality and membrane protein dynamics2016

    • Author(s)
      Ritsu Kamiya, Kogiku Shiba, Kazuo Inaba, Takako Kato-Minoura
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場  茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 軸糸チューブリン・ポリグルタミン酸化修飾による鞭毛の長さ調節2015

    • Author(s)
      久保智広、廣野雅文、神谷律、George B. Witman
    • Organizer
      日本動物学会第86回大会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市
    • Year and Date
      2015-09-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 鞭毛繊毛ダイニンの多様性と運動の可変性2015

    • Author(s)
      神谷 律
    • Organizer
      日本生物物理学会第53回年会
    • Place of Presentation
      石川県金沢市
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] Dyneins: Structure, Biology and Disease (2nd ed.)2017

    • Author(s)
      Ian Gibbons, Richard Vallee, Bill Wickstead, David Mitchell, Stephen King, Win Sale, Mary Porter, Chikako Shingyoji, Ken-ichi Wakabayashi, George Witman, Takashi Ishikawa, Toshiki Yagi, Ritsu Kamiya 他
    • Publisher
      Academic Press
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

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

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