鞭毛の振動運動発現に至る動的秩序形成

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 真行寺 千佳子 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80125997)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2014: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 生体分子 / タンパク質 / 細胞 / 自己組織化 / 生物物理

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，真核生物鞭毛の振動運動のメカニズムを探ることにより，生体分子の複雑性が,統合されて秩序だった高次機能獲得に至る自律的制御（秩序形成）の基本原理の理解を目指す。具体的には，ダイニン分子を対象とし，（１）鞭毛内の素子としてのダイニン分子の機能を解析する手法を開発し，その複雑性を１分子，多分子レベルで捉えることを実現し，（２）ダイニン分子の自律的複雑性が統合され，秩序系としての鞭毛の振動運動となる高次機能発現機構の解明を目指した。平成27年度には， 26年度に開発を行った，ウニ精子鞭毛より抽出精製したダイニン分子をガラス面上に吸着固定させ，その上に重合微小管を投与後，ATPを与えて，ダイニンにより誘導される微小管滑り運動対し，外部からガラス微小針により操作して力を加え，運動の変化を解析する手法を用いた。この実験系を用いた微小管運動解析の結果，通常は一方向性の移動運動しか示さない微小管が，加える力の条件により運動の停止，移動方向の変化を示すことを見いだした。さらに，移動運動速度の低下のみならず増大を誘導することに成功した。これらの反応の誘導には，微小管の先端部あるいは後端部などの力を加える位置によってある程度の規則性が見られることが明らかとなった。この結果は，この実験系が，ダイニン分子の内的複雑性を実験的に評価できる系であることを示唆する。

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] Dynein arms are strain-dependent direction-switching force generators. (2015)
  • Author(s): Shingyoji, C., Nakano, I., Inoue, Y. and Higuchi, H.
  • Journal Title: Cytoskeleton Volume: 72 Issue: 8 Pages: 388-401
  • DOI: 10.1002/cm.21232
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 低濃度ATP中で動いていないウニ精子鞭毛に機械的変形により誘導される鞭毛反応の解析 (2015)
  • Author(s): 伊澤寧秀，真行寺千佳子
  • Organizer: 日本動物学会第86回大会
  • Place of Presentation: 新潟（朱鷺メッセ）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] ウニ精子鞭毛外腕ダイニンによる微小管滑り運動の制御に対する外力の効果 (2015)
  • Author(s): 餘家 博，真行寺千佳子
  • Organizer: 日本動物学会第86回大会
  • Place of Presentation: 新潟（朱鷺メッセ）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] ウニ精子の運動制御における細胞膜脂質ラフトの役割 (2015)
  • Author(s): 中野 泉，井上裕一，鈴木健一，楠見明弘，真行寺千佳子
  • Organizer: 日本動物学会第86回大会
  • Place of Presentation: 新潟（朱鷺メッセ）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] Mechanical activity of dynein and its dynamical ordering underlying oscillatory movement of sperm flagella. (2015)
  • Author(s): Shingyoji, C.
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • Place of Presentation: 志摩市（合歓の郷）
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-11
  • Invited
• [Presentation] ウニ精子鞭毛ダイニン分子の出す力の特性と外力の効果 (2014)
  • Author(s): 真行寺千佳子、中野 泉、井上裕一、樋口秀男
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 仙台市（東北大学）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] ウニ精子のカルシウム依存性鞭毛運動制御における脂質ラフト形成 (2014)
  • Author(s): 中野泉、井上裕一、金澤尊、北島健、真行寺千佳子
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 仙台市（東北大学）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] ウニの体のミクロな世界 (2014)
  • Author(s): 渡辺友美、藤原貴史、真行寺千佳子
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 仙台市（東北大学）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13