2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
25102010
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
稲垣 直之 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (20223216)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経細胞 / 軸索伸長 / アクチン / Shootin / 分子クラッチ / 構造解析 / 自己組織化 / メカノバイオロジー |
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| Research Abstract |
本研究では、神経軸索伸長のためにシグナル伝達を力に変換する分子集合体をモデルシステムとして、生体分子素子の動的な構造変化や自己組織化を起点として、力の発生、さらには高次の細胞機能へと至る機構を、in vitro、神経細胞、人工再構築系を用いた複数の階層にまたがる一連の研究を通じて解明することを目指す。
２５年度は、本研究の基盤構築に力を注いだ。応募者らのこれまでのin vitro 結合実験により、シグナル伝達によりリン酸化酵素PAK1がShootin1をリン酸化するとShootin1がCortactinを介してアクチン線維と集合体を形成することがわかっている。しかしながら、Shootin1が細胞接着分子L1といかにして相互作用するのかは不明だった。そこで精製タンパク質を用いたin vitro結合実験によりShootin1とL1の相互作用を解析したところ、Shootin1とL1の細胞内ドメインが直接結合することが明らかとなった。また、大変興味深いことに、Shootin1がPAK1によりリン酸化されることによりShootin1とL1の結合も促進することが解った。このことから、アクチン線維およびCortactin、Shootin1、 L1が、軸索伸長のためにシグナル→力の変換を行う中心的な分子モジュールを形成することが明らかとなった。またその集合離脱のインターフェースはShootin1-Cortactin間の結合に加えてShootin1- L1間の結合にも存在することが明らかとなった。この２重の調節機構によって、シグナル→力の変換が効率的に遂行されると考えている。また、細胞運動を引き起こす人工細胞作製の予備実験として、リポソーム内で重合・脱重合を繰り返すアクチン線維の構築に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、本研究の基盤構築に力を注ぎ、アクチン線維、Cortactin、Shootin1、L1が、軸索伸長のためにシグナル→力の変換を行う中心的な分子集合体を形成することを明らかとすることができた。また、予想外なことにShootin1-Cortactin間の結合に加えてShootin1- L1間の結合もシグナル伝達によって促進することが明らかとなった。さらに、移動する人工細胞作製のための予備実験が順調になされた。以上から、本年度は当初の予想以上の成果を挙げることができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、in vitroの実験により、軸索伸長のためにシグナル→力の変換を行う中心的な分子モジュールとして、アクチン線維、Cortactin、Shootin1、 L1からなる複合体を同定することができた。今後は、細胞内１分子計測、牽引力顕微鏡、遺伝子発現、RNAi法といった細胞生物学的手法を駆使して、神経細胞内におけるこれらの分子集合体の集合離脱と機能発現を解析する予定である。また、人工膜内でこれらの分子集合体を再構築することにより移動する人工細胞作製の作成を試みる。
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