分裂酵母収縮環のin vitro収縮系を用いた細胞質分裂の機構解明

• Project Area: Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
• Project/Area Number: 25117522
• 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: Gakushuin University
• Principal Investigator: 馬渕 一誠 学習院大学, 理学部, 教授 (40012520)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000); Fiscal Year 2014: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2013: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 細胞分裂 / 細胞質分裂 / 収縮環 / アクチン / ミオシン / アクチンフィラメント

Outline of Annual Research Achievements

分裂酵母細胞ゴーストを用いた収縮環の微細構造の解析。ゴーストをガラス面に貼付けてからunroofingし、内部の収縮環を露出させた。これをgelsolin処理してアクチンフィラメントを除去した。この操作により、アクチンフィラメントにうずもれていたミオシンを観察することができた。ミオシンはフィラメント状になっており、フィラメント同士がくっつき合っていた。これらがミオシンであることを確認するため、分裂酵母からミオシンを精製してフィラメント形成を試みた。収量が低いため不確かな部分もあるが、ミオシンフィラメントと思われる構造を確認した。これらは収縮環中のミオシンフィラメント様の構造に類似していた。さらに収縮環におけるミオシンの配置を確認するために、軽鎖Mlc1とC末端にタグをつけたミオシンを細胞内で発現させ、細胞ゴーストを作製し、蛍光抗体法でミオシンを可視化した。非常に興味深い染色パターンが得られたが、フィラメントの配置の説明がつかないので、タグの場所を変えたミオシンの発現コンストラクトを作製しているところである。
カエル未受精卵抽出液を用いた収縮環形成過程の研究。アフリカツメガエル未受精卵から抽出液を調製し、油中に懸濁して人工脂質膜小胞を作った。小胞内のアクチンは蛍光アクチンの添加により可視化した。アクチンが脂質膜付近で重合してフィラメントとなり、同じく小胞中に形成されるX-bodyに向かって流れることを見いだした。流れたアクチンはX-body近辺で脱重合した。この流れにはミオシンATPase活性も関与していた。

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

• [Int'l Joint Research] Tata Institute of Fundamental Science(インド)
• [Journal Article] In vitro reactivation of cytokinetic contractile ring of fission yeast cells. (2016)
  • Author(s): Mabuchi, I., Kashiwazaki, J., Mishra, M.
  • Journal Title: Methods in Cell Biology Volume: Cytokinesis Pages: 1-8
  • Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 収縮環のin vitro収縮系の開発 (2014)
  • Author(s): 柏崎隼、馬渕一誠
  • Journal Title: 生物物理 Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞質分裂における収縮環の収縮：in vitro系の開発 (2014)
  • Author(s): 馬渕一誠、柏崎隼
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33
• [Journal Article] In vitro contraction of cytokinetic ring depends on myosin II but not on actin dynamics. (2013)
  • Author(s): Mishra, M., Kashiwazaki, J., Takagi, T., Srinivasan, R., Huang, Y., Balasubramanian, M. K., and Mabuchi, I.
  • Journal Title: Nature Cell Biology Volume: 15 Issue: 7 Pages: 853-859
  • DOI: 10.1038/ncb2781
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fission yeast Anyl, B-arrestin-like protein, is involved in TSC-Rheb signaling and the regulation or amino acid transporters. (2013)
  • Author(s): Nakase Y, Nakase M, Kashiwazaki J, Murai T, Otsubo Y, Mabuchi I, Yamamoto M, Takegawa K and Matsumoto T.
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 1;126 Pages: 3972-3981
  • DOI: 10.1242/jcs.128355
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 顕微鏡でものを見ることの新しい動き－特集によせて (2013)
  • Author(s): 馬渕一誠
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 64 Pages: 524-525
• [Journal Article] 細胞はどのようにして分裂を繰り返すか。2001年ノーベル生理学・医学賞受賞Paul Nurse博士 学習院大学講演録 (2013)
  • Author(s): 馬渕一誠
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33 Pages: 182-182
• [Presentation] ウニ卵 formin/Diaphanousの細胞質分裂における局在。 (2015)
  • Author(s): Hosoya, N., Mabuchi, I.
  • Organizer: 日本動物学会第86回大会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] Actin flows in Xenopus egg extract confiled in oil and generates a force for migration of the extract. (2015)
  • Author(s): Noda, N., Mabuchi, I.
  • Organizer: 第53回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2015-09-13
  • Invited
• [Presentation] Xenopus 卵抽出液を封入した脂質膜小胞はアクチンの動態と共役して運動する。 (2015)
  • Author(s): 野田直紀、馬渕一誠
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 分裂酵母Cyclase-associated protein (CAP) の低グルコース環境への適応における役割。 (2015)
  • Author(s): 関根彩子、小林礼、柏崎隼、植田英一、馬渕一誠
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] Behavior of proteins during the contractile ring contraction in the S. pombe cell-ghost. (2015)
  • Author(s): Kashiwazaki, J., Mishra, M., Mabuchi, I.
  • Organizer: The 18th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: 三宮
  • Year and Date: 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Xenopus卵抽出液を封入した脂質膜人工小胞中でのアクチン動態。 (2014)
  • Author(s): 野田直紀、馬渕一誠
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25
  • Invited
• [Presentation] Actin dynamics in Xenopus egg extract encapsulated in a lipid membrane. (2014)
  • Author(s): 野田直紀、馬渕一誠
  • Organizer: 日本生物物理学会第52回年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-10-25
• [Presentation] 分裂酵母の収縮環形成におけるADF/cofilinとフィンブリンの機能。 (2014)
  • Author(s): 植田英一、柏崎隼、馬渕一誠
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] In vitro contraction of cytokinetic ring depends on myosin II but not on actin dynamics (2014)
  • Author(s): Mishra, M., Kashiwazaki, J., Takagi, T., Srinivasan, R., Huang, Y., Balasubramanian, M. K., and Mabuchi, I.
  • Organizer: 58th Annual Meeting of the Biophysical Society
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Invited
• [Presentation] In vitro reactivation of contractile ring in fission yeast cell ghost. (2014)
  • Author(s): Mabuchi, I.
  • Organizer: 7th APOCB Congress and ASCB Workshop
  • Place of Presentation: Singapore
  • Invited
• [Presentation] Contraction of the contractile ring as studied by using an in vitro system. (2014)
  • Author(s): Mabuchi, I.
  • Organizer: International Symposium on the Diversity of Cell Division System in Eukaryotes
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Invited
• [Presentation] adf1変異株でみられるアクチン塊の分裂位置への移動にはMyo5が関与する (2013)
  • Author(s): 植田英一、柏崎隼、馬渕一誠
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 分裂酵母ゴーストを用いた収縮環のin vitro再活性化 (2013)
  • Author(s): 柏崎隼、M. Mishra, M. Balasubramanian、馬渕一誠
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Invited
• [Presentation] Xenopus卵抽出液を封入した脂質膜小胞中でのアクチン動態 (2013)
  • Author(s): 野田直紀、馬渕一誠
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Actin stabiliser induces formation of motile thick actin bundles in S. pombe (2013)
  • Author(s): Kashiwazaki, J. and Mabuchi, I.
  • Organizer: 7th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: London
• [Presentation] In vitro contraction of cytokinetic ring depends on myosin II but not on actin dynamics (2013)
  • Author(s): Mishra, M., Kashiwazaki, J., Takagi, T., Srinivasan, R., Huang, Y., Balasubramanian, M., and ○Mabuchi, I.
  • Organizer: 7th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: London
  • Invited
• [Presentation] Cytokinesis in vitro and in vivo (2013)
  • Author(s): Balasubramanian, M., Tao, E. Y., Mishra, M., Kashiwazaki, J., Huang, Y., Huang, J. J., Takagi, T., Subramanian, D., Xie, T., and Mabuchi, I.
  • Organizer: 7th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: London
  • Invited
• [Presentation] 分裂酵母収縮環のin vitro収縮システムの構築 (2013)
  • Author(s): 柏﨑隼、馬渕一誠
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Actin cable motility during interphase in fission yeast (2013)
  • Author(s): Kashiwazaki, J., and Mabuchi, I.
  • Organizer: Cell Biology of Yeasts
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, NY
• [Presentation] Cytokinesis in vitro and in vivo (2013)
  • Author(s): Balasubramanian, M., Mishra, M., Kashiwazaki, J., Tao, E. Y., Huang, Y., Huang, J. J., Takagi, T., Subramanian, D., Xie, T., Padmanabhan, A., Haochen, J., Wedlich-Soldner, R. and Mabuchi, I.
  • Organizer: Cell Biology of Yeasts
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, NY
  • Invited
• [Presentation] 分裂酵母収縮環のin vitro再活性化 (2013)
  • Author(s): 柏崎隼、Mishra, M., 高木智子、Balasubramanian, M., 馬渕一誠
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 収縮環のin vitro実験系の開発による収縮機構の研究 (2013)
  • Author(s): 馬渕一誠、柏崎隼、Mishra, M., 高木智子、Srinivasan, R., Huang, Y., and Balasubramanian, M.
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Invited
• [Presentation] In vitro contraction system of the fission yeast contractile ring (2013)
  • Author(s): Kashiwazaki. J., Mishra, M., Balasubramanian, M., and Mabuchi, I.
  • Organizer: 2013 ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans
• [Presentation] in vitro実験系の開発による細胞質分裂の研究
  • Author(s): 馬渕一誠
  • Organizer: シンポジウム「細胞を創る操る」
  • Place of Presentation: 奈良
  • Invited
• [Remarks] in vitroにおける収縮環の収縮はミオシンIIに依存するがアクチンのダイナミクスには依存しない
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/7443