2016 Fiscal Year Research-status Report
ダイニン・微小管・DNA折り紙複合体の構築による軸糸ダイニンの力発生機構の研究
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16K07332
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
広瀬 恵子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 上級主任研究員 (90357872)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 分子モーター / ダイニン / 微小管 / 鞭毛繊毛 / 電子顕微鏡 / DNA折り紙 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軸糸外腕ダイニン分子は、２－３個の異なるモータードメインをもち、負荷に応じて力発生機能を調節することによって鞭毛・繊毛の周期的屈曲運動に働くが、分子を構成する複数個のモータードメイン間の協調や負荷に対する応答の仕組みはわかっていない。本研究では、二本の微小管の間に外腕ダイニン分子が規則的に並んだ複合体を作成し、ここに微小管同士を架橋する構造を付加することにより運動中の複合体の解離を防ぎ、力発生中のダイニンを電子顕微鏡観察できるような系を構築する。構造を急速凍結固定して低温電子顕微鏡法で解析し、負荷のかかった状態で運動する軸糸外腕ダイニンの構造変化を高分解能で明らかにすることを目指している。
本年度はまず、クラミドモナス鞭毛およびウニ精子鞭毛から抽出した軸糸外腕ダイニンを、in vitroで重合した微小管に結合させて複合体を作成し、二本の微小管の間にダイニンが一列に規則的に並ぶような条件を検討した。さらに、力発生時に微小管が滑り合って複合体が解離するのを防ぐため、複合体を構成する微小管同士を架橋する構造体を、DNA折り紙法を用いて作成した。長さ80 nm程度の棒状のDNA折り紙構造体をデザインし、これを複合体の微小管に結合させることにより、架橋構造の位置を電子顕微鏡で明確に観察できるような系を作成することができた。このような架橋構造を加えることにより、ATPを加えた時に起こる複合体の解離を防ぐことができることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
追加採択され、研究期間が短かったため、申請時に予定していたほどの進展はなかった。それでも、継続してきた予備実験もあり、ATP添加時に複合体が解離せずダイニンが観察できるような複合体を作成し、次年度以降の研究につながる成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で作成している複合体では、ダイニンが運動して微小管同士が滑り合ったとき、架橋構造が傾くことにより、運動の方向を検出できることを期待している。架橋構造の傾きは、最初に結合する時の角度や、架橋構造と微小管の間のリンカーの長さに依存するので、ATPの有無で傾きの差が観察できるように、ネガティブ染色電顕法で確認しながら、架橋構造のデザインを改良していく。架橋の効率もリンカーのデザインに依存するので、高効率で架橋が起こるよう、条件検討する。これにより、高分解能構造解析に適した複合体の作成を目指す。
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| Causes of Carryover |
追加採択（2016.10.21-）で、開始が半年以上遅れたため、未使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究を加速するため、研究補助員を週1日雇用する予定である。
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