２核性を獲得した繊毛虫における核ー細胞質間輸送系の複合適応形質進化

• Project Area: Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits
• Project/Area Number: 23128514
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 岩本 政明 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所バイオICT研究室, 主任研究員 (80450683)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: ２核性 / 核ー細胞質間輸送 / 核膜孔複合体 / ヌクレオポリン / インポーチン / 核局在化シグナル / 繊毛虫 / 核-細胞質間輸送 / importin-β / テトラヒメナ / 2核性

Outline of Annual Research Achievements

原生生物の繊毛虫類は、同一の細胞質に機能の異なる2種類の細胞核（大核と小核）を持つ2核性という形質を備えているが、進化過程のいつ、どのようにして2核性が獲得されたのかは明らかになっていない。2核性の獲得段階では、核機能を制御するための分子基盤である核―細胞質間輸送を担う輸送運搬体と、輸送される基質および輸送通路の核膜孔複合体が、それぞれの結合親和性を維持しながら複合的に適応進化する必要がある。本研究は、2種類の核の核膜孔複合体の違いを作り出している核膜孔タンパク質（ヌクレオポリン）、その違いに依存して運び分けをおこなう輸送運搬体、および運搬体が認識する輸送基質の核局在化シグナルを同定し、それぞれの因子間における相互作用の特異性、効率性を明らかにすることで、2核性獲得過程における核輸送システムの複合適応形質進化の分子機構の理解を目指した。
本年度は、免疫沈降法とマススペック解析により、繊毛虫テトラヒメナ（Tetrahymena thermophila）の大核と小核のヌクレオポリンのほぼ全てを同定した。動物、酵母、高等植物では、核膜孔複合体は、約30種類のヌクレオポリンから構成されることが知られているが、テトラヒメナにも主要なヌクレオポリンは全て存在し、核膜孔複合体の基本構造はよく保存されていた。多くは両核の核膜孔複合体に共通するヌクレオポリンであったが、それぞれの核に特異的なものも、既に明らかにしていたNup98以外に複数種類存在することが分かった。本年度の研究により、大核と小核の核膜孔複合体の構成成分の相違をほぼ完全に明らかにできた。この成果は、大核と小核の核膜孔複合体の機能が異なる理由を明らかにするために必要不可欠な情報を提供するものである。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Monoclonal antibodies recognize Gly-Leu-Phe-Gly repeat of nucleoporin Nup98 of Tetrahymena, yeasts and humans (2013)
  • Author(s): Masaaki Iwamoto et al.
  • Journal Title: Monoclonal Antibodies in Immunodiagnosis and Immunotherapy Volume: 32 Issue: 2 Pages: 81-90
  • DOI: 10.1089/mab.2012.0118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 繊毛虫Tetrahymena thermophilaの核膜孔複合体と核-細胞質間輸送 (2011)
  • Author(s): 岩本政明
  • Journal Title: 原生動物学雑誌 Volume: 44 Pages: 103-113
  • NAID: 130005254708
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 核膜タンパク質エメリン (2011)
  • Author(s): 原口徳子、岩本政明
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 62 Pages: 370-371
• [Presentation] テトラヒメナの大小核の核膜孔複合体を構成するヌクレオポリンタンパク質の網羅的探索 (2012)
  • Author(s): 岩本政明
  • Organizer: 第30回染色体ワークショップ・第11回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 兵庫県立淡路夢舞台国際会議場，兵庫県
  • Year and Date: 2012-12-21
• [Presentation] 核膜孔複合体が二核性生物テトラヒメナの核分化を決定する (2012)
  • Author(s): 岩本政明
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡，福岡県
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] テトラヒメナにおける核膜孔複合体タンパク質の網羅的探索 (2012)
  • Author(s): 岩本政明
  • Organizer: 第45回日本原生動物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス，兵庫県
  • Year and Date: 2012-11-25
• [Presentation] The nuclear pore complex determines nuclear differentiation in ciliate Tetrahymena thermophila (2012)
  • Author(s): Tokuko Haraguchi
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Dynamic Organization of Functional Nucleus
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory, New York, USA
  • Year and Date: 2012-09-29
• [Presentation] Biased assembly of the nuclear pore complex determines nuclear differentiation in the ciliate Tetrahymena thermophila (2012)
  • Author(s): 岩本政明
  • Organizer: 第45回発生生物学会・第64回細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・神戸商工会議所，兵庫県
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] Identification of nuclear localization signals to distinguish macronucleus and micronucleus in bi-nucleated Tetrahymena thermophila (2012)
  • Author(s): 原口徳子
  • Organizer: 第45回発生生物学会・第64回細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・神戸商工会議所，兵庫県
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] ライブクレム法：分子ダイナミクスを高分解能で観察する方法 (2012)
  • Author(s): 原口徳子
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場，茨城県
  • Year and Date: 2012-05-15
  • Invited
• [Presentation] 核膜孔複合体はテトラヒメナの大核形成に重要 (2011)
  • Author(s): 原口徳子, 他
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] テトラヒメナの核局在化シグナルの同定 (2011)
  • Author(s): 岩本政明, 他
  • Organizer: 第44回日本原生動物学会
  • Place of Presentation: 奈良女子大学(奈良県)
  • Year and Date: 2011-11-12
• [Presentation] The nuclear pore complex determines nuclear differentiation in ciliate Tetrahymena thermophila (2011)
  • Author(s): 原口徳子, 他
  • Organizer: EMBO workshop "Mechanisms of Nucleocytoplasmic Trafficking"
  • Place of Presentation: Ma'ale Hachamisha Kibbutz Hotel, Israel
  • Year and Date: 2011-11-09
• [Presentation] 高等植物の細胞核ダイナミクスを担う核膜孔複合体と新規核膜タンパク質 (2011)
  • Author(s): 田村謙太郎, 他
  • Organizer: 第10回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: クラッセホテル北広島(北海道)
  • Year and Date: 2011-10-26
• [Presentation] テトラヒメナの大核分化の引き金となる大核特異的核膜孔複合体の形成 (2011)
  • Author(s): 岩本政明, 他
  • Organizer: 第10回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: クラッセホテル北広島(北海道)
  • Year and Date: 2011-10-26
• [Presentation] 繊毛虫テトラヒメナのライブクレムイメージング (2011)
  • Author(s): 岩本政明
  • Organizer: 近畿電顕技術情報交換会第31回談話会
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構(兵庫県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Macronucleus-specific nuclear pore complexes lead macronuclear differentiation in Tetrahymena thermophila (2011)
  • Author(s): 岩本政明, 他
  • Organizer: FASEB Summer Research Conferences "Ciliate Molecular Biology"
  • Place of Presentation: Orthodox Academy of Crete, Greece
  • Year and Date: 2011-07-13
• [Remarks] Cell Magic World 生物情報グループ
  • URL: http://www2.nict.go.jp/advanced_ict/bio/w131103/CellMagic/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www2.nict.go.jp/w/w103/w131103/CellMagic/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 核膜孔タンパク質Nup98を特異的に認識するモノクローナル抗体 (2013)
  • Inventor(s): 原口徳子、岩本政明
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人情報通信研究機構
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-061612
  • Filing Date: 2013-03-25