2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
16H06166
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Genetics |
|---|
Principal Investigator |
島本 勇太 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授 (80409656)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 有糸分裂 / 紡錘体 / キネシン５ / 微小管 / 多分子特性 / 光ピンセット / 一分子イメージング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、染色体分配を司る紡錘体が環境の物理化学条件に従って適切なサイズとかたちで細胞内に集合するメカニズムを解明するため、微小管分子モーターキネシン５の制御特性に注目した解析を進めている。特にツメガエルの初期胚発生における紡錘体サイズのスケーリング現象を対象とし、キネシン５が多分子で示す協同的な力発生とその変動がいかに発生の各ステージにおける紡錘体長の制御に関与しているかを明らかにすることを具体的な目的とする。当該年度は、研究実施計画に従って、キネシン５の運動動態を明らかにするための力学計測装置、蛍光イメージング顕微鏡、分子操作ツールの開発を中心に研究を推進した。特に、１）in vitro再構成系を用いたキネシン５の多分子メカニクス解析のための光ピンセット・一分子蛍光観察系の構築、２）cell-free系を用いた紡錘体の局所力学計測・単粒子トラッキング顕微鏡の開発、３）in situ系における微小管とキネシン５の定量的な生化学解析手法の開発、を行った。特に、２）で開発したcell-free実験系を用いて、紡錘体を構成する数千の微小管の運動動態を単一ポリマーレベルで決定し、その運動動態の時空間的な変動とキネシン５の力学的寄与を詳細に解析した。また、３）のin situ実験系について、ツメガエル卵から精製される細胞質抽出液を用いて、注目する因子の発現レベルとその変動を、遺伝子発現解析手法を用いて定量的に調査した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実施計画に従って、紡錘体形成の力学的側面を明らかにするための多階層レベル（in vitro, in extract, in situ）での実験装置を開発し、それぞれの装置について性能評価と最適化を繰り返すことでデータを取得できる段階に至ったため。特にin extract系においては、これまで報告されているよりも高い時空間分解能で詳細なデータ取得を達成することができたため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度に構築した実験系を用いて、キネシン５の協同的な運動メカニクスを分子から細胞レベルの各階層で定量的に解析し、紡錘体形成におけるキネシン５の力学的機能を明らかにする。特に、in extract系で達成された紡錘体微小管の集団運動解析については、分子摂動実験と併せて集中的に研究を推進する。in situ系については、キネシン５の発現量、修飾、微小管局在特性を中心に、qPCRやウェスタンブロッティング、蛍光顕微鏡観察を用いてその細胞内動態の定量解析を進める。in vitro系については、in extract, in situ実験と照らし合わせ、キネシン５の濃度や微小管の重合動態、リン酸化やアセチル化を初めとした翻訳後修飾がいかにモーター分子間の協同運動に影響を及ぼすかを計測し、キネシン５の創発的な力学特性とその生化学起源を分子レベルで明らかにすることを目指す。
|
