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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Integrated studies of regulation of neuronal fuction and development by kinesin superfamily motors, KIFs

Research Project

Project/Area Number 16H06372
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

廣川 信隆  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任教授 (20010085)

Project Period (FY) 2016-05-31 – 2019-03-31
Keywordsキネシンモーター分子群 / 微小管 / 細胞内輸送 / 脳神経機能 / 発生 / 記憶・学習 / 痛覚
Outline of Annual Research Achievements

1)KIFs の機能と制御機構は、A) KIF5のモーター活性に関わるリン酸化部位と責任kinasesを同定し、KIF5/KLC系のカーゴの認識に関してKLCの全リン酸化を解明。KIF3が軸索基部AIS の構成因子輸送・局在に重要でその制御機構についてMARKキナーゼが重要である事を同定した。B) 微小管脱重合能のあるKIF2AとKIF19Aによる微小管脱重合機構、KIF2AがATPを加水分解により微小管を脱重合する仕組みを解明した。(論文準備中)微小管上での歩行と脱重合微小管機能の両方を持つKIF19Aの作動機構を解明した(Wang, et al. eLife, 2016)。
2)KIFsの神経可塑性、記憶・学習等及び神経機能の制御機構A) KIF21Bの記憶の素過程及びその障害による心的外傷ストレス(PTSD)に於ける役割を解明した。(投稿中)又KIF3Bの神経可塑性における役割とその障害による自閉症様症状発症の機構を解明した。(論文準備中)視覚野臨界期で単眼遮蔽を行い、神経可塑性において特定のKIFの発現レベルの変動がある事を解明した。又、記憶想起の際、神経活動を契機として一度KIF17の分解が起こり、その後既存のKIF17mRNA翻訳によりKIF17発現量が回復する事が分かった。B) KIF1AのヘテロKOマウスの行動解析により顕著な温痛覚の障害を認め、KIF1AがNGF受容体TrkAを輸送しPI3K情報伝達を増強し温痛覚を感受する一次感覚神経細胞の生存と機能に必須である事を解明した。(Tanaka et al. Neuron, 2016)又、KIF26 の疼痛持続期間制御における機能と其の欠損による痛覚過敏の分子機構としてKIF26Aがインテグリン情報伝達機構を阻害し、Ca++の細胞外排出を促して神経細胞の興奮を収束させる機構を解明した。(論文投稿中)
3)KIFs による発生制御の分子機構としてKIF2A の出生後の海馬神経回脳形成及びその障害による癲癇の分子機構を解明した。(revision 中)又、KIF3B の形態形成因子(Morphogen)勾配形成における新しい役割を解明した。(論文準備中)

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究業績の概要で述べたように申請した課題のかなりの部分が論文発表あるいは論文投稿中、論文準備中であり大部分の成果を研究期間内に達成できる速度で研究が進展している。又、当初予定した課題以外にも予期せぬ新しい優れた成果が出つつあり、研究は当初予定した以上の成果が見込まれる。

Strategy for Future Research Activity

(1) 研究を遂行する上で生じた大きな問題はなく当初の計画通りに研究を遂行する予定である。研究体制にも変更はない。
(2)研究は、進捗状況で述べたように大変順調に進んでおり、当初予定した研究期間内に終了することができ、むしろ大部分が終了以前に達成できる可能性がある。その場合は、前倒しで新しい研究課題のもとに研究費を申請することも考えている。

Remarks

新聞掲載
1)毎日新聞2016年6月30日p17(科学)「未踏の世界へ」脳への刺激伝達構造物を発見 2)日経産業新聞2016年6月15日p8「痛み感じる仕組み解明 センサーに運ぶたんぱく 東大特定 3)毎日新聞2016年6月7日p8(社会)「たんぱく質調節して痛み抑制 東大チームが解明 治療薬開発に期待」

  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 4 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Motility and microtubule depolymerization mechanisms of the kinesin-8 motor, KIF19A.2016

    • Author(s)
      Wang, D., R. Nitta, M. Morikawa, H. Yajima, S. Inoue, H. Shigematsu, M. Kikkawa, and N. Hirokawa.
    • Journal Title

      eLife

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7554/eLife.18101

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Autoinhibition of a neuronal kinesin UNC-104/KIF1A regulates the size and density of synapses.2016

    • Author(s)
      Niwa S., Lipton DM., Morikawa M., Zhao C., Hirokawa N., Lu H., and Shen K.
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 16 Pages: 2129-2141

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.07.043

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The molecular motor KIF1A transports the TrkA neurotrophin receptor and is essential for sensory neuron survival and function.2016

    • Author(s)
      Tanaka, Y., S. Niwa, M. Dong, A. Farkhondeh, L. Wang, R. Zhou, and N. Hirokawa.
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 90 Pages: 1215-1229

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.05.002

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] キネシン分子モーターKIF1AはNGFレセプターTrkAを輸送し一次侵害受容ニューロンの感受性と生存に必須である2017

    • Author(s)
      田中庸介、丹羽伸介、董銘、Atena Farkhondeh、王力、周如贇、廣川信隆
    • Organizer
      日本解剖学会第122回総会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28
  • [Presentation] Motility and Microtubule Depolymerization Mechanisms of the Kinesin-8 motor, KIF19A.2017

    • Author(s)
      D. Wang, R. Nitta, M. Morikawa, H. Yajima, S. Inoue, H. Shigematsu, M. Kikkawa & N. Hirokawa
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28
  • [Presentation] 多階層イメージング研究について:分子モーターと脳神経機能;遺伝子・分子・動態・細胞・脳そして行動をつないで2017

    • Author(s)
      廣川信隆
    • Organizer
      日本学術会議2部基礎医学委員会
    • Place of Presentation
      日本学術会議講義堂(東京都港区)
    • Year and Date
      2017-01-22
    • Invited
  • [Presentation] The Molecular Motor KIF1A Transports the TrkA Neurotrophin Receptor and Is Essential for Sensory Neuron Survival and Function.2016

    • Author(s)
      Y. Tanaka, S. Niwa, M. Dong, A. Farkhondeh, L. Wang, R. Zhou, N. Hirokawa.
    • Organizer
      American Society for Cell Biology Meeting 2016
    • Place of Presentation
      San Francisco (USA)
    • Year and Date
      2016-12-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Motility and Microtubule Depolymerization Mechanisms of the Kinesin-8 motor, KIF19A.2016

    • Author(s)
      D. Wang, R. Nitta, M. Morikawa, H. Yajima, S. Inoue, H. Shigematsu, M. Kikkawa & N. Hirokawa
    • Organizer
      American Society for Cell Biology Annual Meeting 2016
    • Place of Presentation
      San Francisco (USA)
    • Year and Date
      2016-12-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小管ダイナミクスを制御する異なる特異的リン酸化カスケード2016

    • Author(s)
      小川覚之、廣川信隆
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-26
  • [Presentation] Kinesin superfamily molecular motors, KIFs and Intracellular transport: regulation of neuronal function, development and diseases.2016

    • Author(s)
      Hirokawa N
    • Organizer
      30th Anniversary and Symposium of IMB, Institute of Molecular Biology
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2016-11-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Kinesin superfamily motors, KIFs and intracellular transport: from regulation of brain function, development and related diseases. (Invited lecture)2016

    • Author(s)
      Hirokawa N.
    • Organizer
      Functional Organization of the Cell Nucleus Symposium
    • Place of Presentation
      Prague (Czech)
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 神経細胞における微小管脱重合の制御機構の解明:Phos-tagからリン酸化定量プロテオミクスまで2016

    • Author(s)
      小川覚之、廣川信隆
    • Organizer
      第67回日本電気泳動学会総会
    • Place of Presentation
      釧路市観光国際交流センター(北海道釧路市)
    • Year and Date
      2016-08-26
  • [Presentation] 異なる特異的リン酸化カスケードによる微小管脱重合蛋白質の制御機構2016

    • Author(s)
      小川覚之、廣川信隆
    • Organizer
      日本プロテオーム学会2016年大会
    • Place of Presentation
      北里大学薬学部(東京都)
    • Year and Date
      2016-07-29
  • [Presentation] Mechanism of Activity-Dependent Cargo Loading via the Phosphorylation of KIF3A by PKA and CaMKIIa.2016

    • Author(s)
      S. Ichinose, T. Ogawa, and N. Hirokawa.
    • Organizer
      12th International Congress of Cell Biology
    • Place of Presentation
      Prague (Czech)
    • Year and Date
      2016-07-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kinesin superfamily molecular motors, KIFs: from regulation of neuronal functions and development to diseases. (Special lecture)2016

    • Author(s)
      Hirokawa N.
    • Organizer
      12th International Congress of Cell Biology
    • Place of Presentation
      Prague (Czech)
    • Year and Date
      2016-07-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Microtubule Destabilizer KIF2A Undergoes Distinct Site-specific Phosphorylation Cascades that Differentially Affect Neuronal Morphogenesis.2016

    • Author(s)
      Tadayuki Ogawa and Nobutaka Hirokawa.
    • Organizer
      12th International Congress of Cell Biology
    • Place of Presentation
      Prague (Czech)
    • Year and Date
      2016-07-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小管脱重合蛋白質KIF2Aは異なる特異的リン酸化カスケードにより神経形態形成を制御する2016

    • Author(s)
      小川覚之、廣川信隆
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-20
  • [Presentation] 異なる特異的リン酸化カスケードによる微小管脱重合蛋白質KIF2Aの制御機構2016

    • Author(s)
      小川覚之、廣川信隆
    • Organizer
      第68回日本細胞生物学会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都市)
    • Year and Date
      2016-06-15
  • [Remarks] 二刀流モーターの分子メカニズムの解明 -分子モータータンパク質KIF19Aの構造-

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/study-reveals-molecular-mechanism-of-dual-function-motor-protein.html

  • [Remarks] モータータンパク質KIF1AはNGFの受容体であるTrkAの軸索輸送により痛覚をささえる

    • URL

      http://first.lifesciencedb.jp/archives/12660

  • [Remarks] 痛みを支える分子モーター

    • URL

      http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/admin/release_20160603.pdf

  • [Remarks] 痛みを運ぶ分子モーター -細胞内の輸送が痛みニューロンの感受性を高める-

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/molecular-motor-carries-sense-of-pain.html

  • [Remarks] Molecular motor carries sense of pain

    • URL

      http://www.technology.org/2016/07/12/molecular-motor-carries-sense-pain/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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