新規クラミドモナス突然変異株を用いた中心子構築機構の解明

• Project Area: Cilium-centrosome system regulating biosignal flows
• Project/Area Number: 25113503
• 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: Hosei University (2014); The University of Tokyo (2013)
• Principal Investigator: 広野 雅文 法政大学, 生命科学部, 教授 (10212177)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 細胞骨格・運動 / 微小管 / 基底小体

Outline of Annual Research Achievements

細胞内微小管構造の形成に重要な中心子は複雑で特徴的な構造をもつが、その構築と維持の分子機構はほとんどが未解明である。本研究では、中心子形成に異常をもつ新規クラミドモナス突然変異株の単離・解析によってこの機構の解明を目指した。平成25年度に単離した新規変異株bld13に続き、26年度ではbld13 の新規alleleを単離し、これら２つのbld13変異株（bld13-1, bld13-2）の解析を行った。その結果、以下のことが明らかになった。
１．これらの変異株は、中心子微小管が一部欠失する、中心子から伸長する微小管束の数と配向が異常になるといった、微小管構造と関係する表現型をもつことがわかった。
２．遺伝解析と全ゲノムシークエンスの結果、bld13はγ-tubulin遺伝子に生じた1アミノ酸置換の変異であることが判明した。しかし、意外なことにいずれの変異も大きなインパクトをもつアミノ酸置換ではなく、bld13-1ではThr→Ile、bld13-2ではGlu→Aspであった。
３．変異型γ-tubulin遺伝子を野生株に発現させたところ、変異型の表現型を示すことから、bld13は優性変異であることが分かった。このことは、γ-tubulinが他のタンパク質とともにリング状に会合して微小管重合活性を獲得することと関係があると推察された。
以上の解析により、中心子構造の構築にγ-tubulinに生じた変異が、中心子構造の構築に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Algal dual-specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase TAR1 regulates accumulation of triacylglycerol in nitrogen- or sulfur-deficiency (2015)
  • Author(s): Masataka Kajikawa, Yuri Sawaragi, Haruka Shinkawa, Takashi Yamano, Akira Ando, Misako Kato, Masafumi Hirono, Naoki Sato, Hideya Fukuzawa
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: - Issue: 2 Pages: 752-764
  • DOI: 10.1104/pp.15.00319
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reduced tubulin polyglutamylation suppresses flagellar shortness in Chlamydomonas (2015)
  • 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
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A conserved flagella-associated protein in Chlamydomonas, FAP234, is essential for axonemal localization of tubulin polyglutamylase TTLL9 (2014)
  • Author(s): Kubo T, Yanagisawa HA, Liu Z, Shibuya R, Hirono M, Kamiya R.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell. Volume: 25 Issue: 1 Pages: 107-117
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-07-0424
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FAP20 is an inner junction protein of doublet microtubules essential for both the planar asymmetrical waveform and stability of flagella in Chlamydomonas (2014)
  • Author(s): Yanagisawa, H.A., Mathis, G., Oda, T., Hirono, M., Richey, E.A., Ishikawa, H., Marshall, W.F., Kikkawa, M., Qin, H.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 25 Issue: 9 Pages: 1472-1483
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-08-0464
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Isolation and characterization of novel high-CO2-requiring mutants of Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • Author(s): Wang, L., Yamano, T., Kajikawa, M., Hirono, M., Fukuzawa, H.
  • Journal Title: Photosynth. Res. Volume: 121 Issue: 2-3 Pages: 175-184
  • DOI: 10.1007/s11120-014-9983-x
  • NAID: 120005385881
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Space-dependent formation of central pair microtubules and their interactions with radial spokes (2014)
  • Author(s): Nakazawa, Y., Ariyoshi, T., Noga, A., Kamiya, R., and Hirono, M.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Issue: 10 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0110513
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cartwheel assembly (2014)
  • Author(s): Hirono, M.
  • Journal Title: Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. Volume: 369 Issue: 1650 Pages: 20130458-20130458
  • DOI: 10.1098/rstb.2013.0458
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] TTC26/DYF13 is an intraflagellar transport protein required for transport of motility-related proteins into flagella. (2014)
  • Author(s): Ishikawa H, Ide T, Yagi T, Jiang X, Hirono M, Sasaki H, Yanagisawa H, Wemmer KA, Stainier DY, Qin H, Kamiya R, Marshall WF.
  • Journal Title: Elife. Volume: 3 Pages: 1-24
  • DOI: 10.7554/elife.01566
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The MIA complex is a conserved and novel dynein regulator essential for normal ciliary motility (2013)
  • Author(s): Yamamoto,R. et al.
  • Journal Title: J.Cell Biol. Volume: 201 Issue: 2 Pages: 263-278
  • DOI: 10.1083/jcb.201211048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Simplest Multicellular Organism Unvailed. (2013)
  • Author(s): Yoko Arakaki・Hiroko Kawai-Toyooka・Yuki Hamamura・Tetsuya Higashiyama・Akira Noga・Masafumi Hirono・Bradley J. S. C. Olson・Hisayoshi Nozaki.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 8 Issue: 12 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081641
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 中心子構造の構築におけるカートホイール蛋白質SAS-6の自己会合性の役割 (2014)
  • Author(s): 苗加 彰, Michel Steinmetz, Manuel Hilbert, 廣野 雅文
  • Organizer: 日本原生生物学会
  • Place of Presentation: 宮城教育大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2014-11-01
• [Presentation] 鞭毛中心対微小管の普遍的構成蛋白質Pf32pのゼブラフィッシュにおける機能解析 (2014)
  • Author(s): 阿部耕太, 柳澤春明, 和田卓巳,小田賢幸,中村拓司,吉川雅英,武田洋幸,廣野雅文
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] 鞭毛の構造維持に異常を持つクラミドモナス突然変異株lpp1 (2014)
  • Author(s): 藤美潮, 廣野雅文
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Pf32p, a novel central-pair-projection protein required for flagellar beating with a regular periodicity (2014)
  • Author(s): T. Wada, K. Abe, H. Yanagisawa, T. Oda, T. Nakamura, M. Kikkawa, and M. Hirono
  • Organizer: 16th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • Place of Presentation: Asilomar, CA, USA
  • Year and Date: 2014-06-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of synchronous flagellar beating by the central pair microtubule in Chlamydomonas (2013)
  • Author(s): Wada, T., Abe, K., Nakamura, T., Yanagisawa H., and Hirono, M.
  • Organizer: 第84回日本動物学会大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2013-09-26 – 2013-09-28
• [Presentation] 有性生殖過程の細胞骨格基盤 (2013)
  • Author(s): 廣野雅文
  • Organizer: 日本植物学会第77回大会 シンポジウム”アルガルセックス：有性生殖と生活環制御が切り拓くバイオの新戦略”
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
  • Invited
• [Presentation] Novel features in formation and function of the "9+2" axoneme revealed by a basal-body-deficient mutant of Chlamydomonas (2013)
  • Author(s): Hirono, M.
  • Organizer: The 25th CDB meeting "Centrosome and Cilia: from fertilization to cancer"
  • Place of Presentation: RIKEN CDB, Kobe, Japan
  • Year and Date: 2013-06-17 – 2013-06-18