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少数のタンパク質モーターによる神経細胞オルガネラ輸送の協同的メカニズムの解明

Publicly Offered Research

Project AreaSpying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes-
Project/Area Number 26115702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

林 久美子  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00585979)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords生物物理 / タンパク質モーター / 協同性 / 少数性
Outline of Annual Research Achievements

真核細胞内で、細胞小器官は微小管上をモータータンパク質キネシンやダイニンに輸送される。微小管は細胞内に張り巡らされており、この輸送により生命活動の維持に必要な物質が細胞内に行き渡る。本研究課題では、少数性生物学の観点から、1つの細胞小器官を輸送するモーターの数を研究テーマにした。複数モーターによる細胞小器官の協同輸送の解明を目指した。

マウスから神経節を採取し、培養した。培養から数日後、蛍光色素を用いて神経細胞内のエンドソーム輸送を蛍光顕微鏡で観察した。高い時間分解能で測定すると、熱揺らぎ等の影響でエンドソーム重心位置はゆらぐ。このゆらぎを利用してモーターの出す力を測定する理論を構築し、エンドソーム輸送の実験に応用した。その結果、このようにして測定した力の分布は、離散的であり少数のピークを持ち、このピーク数がモーターの数に相当すると考えられる。同一の細胞小器官の結果からモーター数が多いと速度が速くなる現象が観察されており、複数モーターによって速度が大きくなる可能性が示唆された。また、試験的な結果であるが、ミトコンドリア輸送について調べると、エンドソーム同様に離散的な力の分布を得た。これより細胞小器官輸送では一般的に複数(少数)モーターによる協同輸送が行なわれている可能性がある。

今後は、本研究で開発した手法をアミロイド前駆タンパク質、シナプス小胞前駆体など医療と関連の深い小胞輸送にも応用したい。

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。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Giant enhancement of fluctuation in small biological systems2016

    • Author(s)
      K. Hayashi, S. Hasegawa and S. P. Tsunoda
    • Journal Title

      J. Stat. Mech.

      Volume: 未定

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Giant acceleration of diffusion observed in a single-molecule experiment on F1-ATPase2015

    • Author(s)
      R. Hayashi, K. Sasaki, S. Nakamura, S. Kudo, Y. Inoue, H. Noji and K. Hayashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 114 Issue: 24 Pages: 248101-248101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.248101

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] F1subunit reinforces torque generation in V-ATPase2014

    • Author(s)
      Junichi Kishikawa, Akihiko Seino, Atsuko Nakanishi, Naciye Esma Tirtom, Hiroyuki Noji, Ken Yokoyama, Kumiko Hayashi
    • Journal Title

      European Biophysics Journal

      Volume: 43 Issue: 8-9 Pages: 415-422

    • DOI

      10.1007/s00249-014-0973-x

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ゆらぎからモーター数を数える ~複数分子モーターによる協同的オルガネラ輸送~2015

    • Author(s)
      林久美子
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ゆらぎ計測によるゼブラフィッシュ色素顆粒輸送の力-速度関係2015

    • Author(s)
      長谷川慎、池田一穂、岡田康志、林久美子
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 神経細胞オルガネラ輸送におけるキネシンとダイニンの数の測定:揺らぎの定理の応用2015

    • Author(s)
      林久美子、岡田康志
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 回転電場を用いた F1-ATPase の一分子計測による 拡散の Giant acceleration の観察II2014

    • Author(s)
      林 龍之介 , 中村 修一 , 工藤 成史 , 佐々木 一夫 , 野地 博行 , 林 久美子
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌)
    • Year and Date
      2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数のキネシンによる協調的カーゴ輸送のメカニズムの解明2014

    • Author(s)
      澤入 尚人, 有賀 隆行, 岩城 光宏, 富重 道雄, 林 久美子
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌)
    • Year and Date
      2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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