可視化基底膜をもちいた３次元構築による基底膜ダイナミクスの解析

• Project Area: Mutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
• Project/Area Number: 25113722
• 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 Genetics
• Principal Investigator: 伊原 伸治 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助教 (70373272)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2013: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 基底膜 / 可視化 / 蛍光タンパク質 / 線虫

Outline of Annual Research Achievements

基底膜は構造的な特徴から、細胞同士が無秩序に行き交うことを防ぐ障壁として作用する。可視化した基底膜を用いて三次元構築を行い、可視化を目安にして基底膜構造に異常を示す変異体を樹立した。さらに光転換型の蛍光物質DendraとDronpaを用いて基底膜の可視化を行い、基底膜動態の解析をおこなった。
（１）基底膜の構造を制御する分子メカニズム
これまでに基底膜の主要構成蛋白質(emb-9 : IV型コラーゲン)が異常に蓄積するmde(More Deposition of Emb-9)変異体を樹立した。蓄積したタンパク質を電子顕微鏡で観察した結果、小胞体に蓄積していることがわかった。変異遺伝子を同定したところ、GPIアンカーの修飾に関わるpigN遺伝子の変異である事が明らかになった。pigN遺伝子は、GPIアンカーの基本骨格のマンノースにエタノールアミンを転移する働きをもつが、生化学的、遺伝学的手法を用いて解析した結果、GPI-アンカーの修飾とは異なる機能を持っていることが明らかになり、分泌タンパク質の制御に関する新たな機構を見出すことができた。また哺乳類培養細胞を用いた解析により、同様の分子機構が保存されていることを明らかにした。残りの変異体については、変異遺伝子を順次同定後、学術的に重要な遺伝子（例えば遺伝病の原因遺伝子等）から、論文投稿を行う。
(2)基底膜の可視化について
基底膜の腫瘍構成成分である（emb-9:IV型コラーゲン）を多色の蛍光タンパク質、さらに光転換型の蛍光タンパク質のコドンを線虫で発現させるために改変を行い、それぞれの蛍光タンパク質で可視化に成功した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] In Situ Imaging in C. elegans Reveals Developmental Regulation of Microtubule Dynamics (2014)
  • Author(s): Lacroix B, Bourdages KG, Dorn JF, Ihara S, Sherwood DR, Maddox PS, Maddox AS Dev.
  • Journal Title: cell Volume: 29 Issue: 2 Pages: 203-216
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2014.03.007
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580714001592
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The novel secreted factor MIG-18 acts with MIG-17/ADAMTS to control cell migration in Caenorhabditis elegans. (2014)
  • Author(s): Kim H-S, Kitano Y, Mori M, Takano T, Harbaugh TE, Mizutani K, Yanagimoto H, Miwa S, Ihara S, Kubota Y, Shibata Y, Ikenishi K, Garriga G and Nishiwaki K.
  • Journal Title: Genetics Volume: 196(2) Issue: 2 Pages: 471-479
  • DOI: 10.1534/genetics.113.157685
  • URL: http://www.genetics.org/content/196/2/471.long
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 線虫における細胞移動・浸潤の制御機構 (2013)
  • Author(s): 伊原伸治
  • Journal Title: 生化学 Volume: 85 Pages: 972-984
  • NAID: 40019893897
• [Presentation] GPIアンカー修飾酵素は基底膜動態を制御する (2014)
  • Author(s): 伊原伸治, 中山創平、吉田直樹、澤斉
  • Organizer: 第33回日本糖質学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学豊田講堂(名古屋市)
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [Presentation] 線虫における基底膜動態の維持に関わる糖脂質GPIの役割 (2014)
  • Author(s): 伊原伸治, 中山創平、吉田直樹、澤斉
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂東大寺総合文化センター（奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Presentation] 遺伝学的スクリーニングによって明らかとなった糖鎖による恒常性維持機能 (2013)
  • Author(s): 伊原伸治
  • Organizer: 第32回 糖質学会
  • Place of Presentation: 大阪国際交流センター
• [Presentation] Analysis of Heparan Sulfate function during anchor cell invasion in C. elegans (2013)
  • Author(s): Shinji Ihara, David, R. Sherwood and Sawa Hitoshi
  • Organizer: 第46回 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 松江くにびきメッセ