2014 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 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, 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 / アクチン / 自己組織化 / メカノバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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、時間経過とともに、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。
我々のこれまでの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解っている。また、前年度の研究から、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。そこで、欠失変異体を用いたin vitro結合実験によりShootin1とCortactinの結合部位およびShootin1とL1の結合部位を同定した。さらに、Shootin1とCortactinとの結合を阻害するドミナントネガティヴ変異体とShootin1とL1の結合を阻害するドミナントネガティヴ変異体を作成して神経細胞に発現させた。その結果、Shootin1-Cortactin相互作用とShootin1-L1相互作用が軸索伸長のためのシグナル→力の変換に重要な役割を果たすことが明らかとなった。さらに、超分子質量分析装置を用いたNative mass解析により、Shootin1がin vitroで２量体を構成することも明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
26年度は、Shootin1-Cortactin相互作用とShootin1-L1相互作用が細胞内で軸索伸長のためのシグナル→力の変換に重要な役割を果たすことを解明した。さらに、Shootin1がin vitroで２量体を構成することも明らかとなった。このように、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の実態が着実に明らかとなりつつある、したがって期待通りの研究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 |
今後は、Cortactin、Shootin1、 L1からなる複合体がシグナル伝達によって活性化されて、どのように動的集合離脱を起こすのか、超分子質量分析装置を用いたNative mass解析、過渡回折格子法、X 線溶液散乱測定法等によりさらに解析を進める。また、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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