2019 Fiscal Year Annual Research Report
Light-mediated regulation of flagellar and ciliary motility by a novel photoreceptor protein
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17H01440
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
稲葉 一男 筑波大学, 生命環境系, 教授 (80221779)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹田 扇 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (20272429)
昆 隆英 大阪大学, 理学研究科, 教授 (30332620)
若林 憲一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80420248)
広瀬 恵子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90357872)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ダイニン / 鞭毛運動 / 繊毛運動 / DYBLUP / 光受容タンパク質 / クラミドモナス / 精子 / 走光性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイニン結合BLUF タンパク質（DYBLUP）は、光に応答し直接分子モーターを制御する世界初のタンパク質であり、光による分子モーター制御への応用が期待される。本研究では、DYBLUP が生物の光応答において果たす役割を解明することを目的として、以下の２項目を進めた。（１）DYBLUP とダイニンモーターの結合様式を構造生物学的に解析するとともに、特定光によるDYBLUP およびDYBLUP-ダイニン複合体の構造変化を解析する、（２）鞭毛・繊毛運動の光応答を調べるとともに、DYBLUP を欠損するクラミモナス変異体、ノックアウトマウスを解析する。本年度は、DYBLUPと内腕ダイニンのモーター部分との結合を、クライオ電子線トモグラフィーにより明らかにした。分担者の昆博士のグループに加え、スイス連邦工科大学の石川尚博士のグループも共同研究として参加した。その結果、内腕ダイニンf/I1のモーター部分を微小管につなぎとめるテザーと呼ばれる構造とベータ頭部をつなぎとめる部分にDYBLUPが局在していることが明らかになった。DYBLUP変異体には、この構造が欠損していることが確認された。また、DYBLUPを欠損するクラミドモナス変異体の解析から、DYBLUPが強い青色光への馴れを抑制していることがわかった。鞭毛波形を詳細に解析した結果、野生株では２本ある鞭毛どうしの位相をずらして光から避けることがわかり、変異体ではこの協調性が異常になっていることが明らかになった。一方、DYBLUPを欠損したマウスを解析した結果、見かけ上、大きな表現型の変化がないことがわかった。当初、精子鞭毛や気管上皮への影響を予想していたが、変異体の構造や運動は、野生型とほとんど同じものであった。それに対し、脳室繊毛の運動にわずかな変化があることがわかった。この生物学的意義は、研究期間中に明らかにすることはできなかったが、今後の研究課題として継続して解析する予定である。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Tree of motility - A proposed history of motility systems in the tree of life2020
Author(s)
Miyata M, Robinson RC, Uyeda TQP, Fukumori Y, Fukushima SI, Haruta S, Homma M, Inaba K, Ito M, Kaito C, Kato K, Kenri T, Kinosita Y, Kojima S, Minamino T, Mori H, Nakamura S, Nakane D, Nakayama K, Nishiyama M, Shibata S, Shimabukuro K, Tamakoshi M, Taoka A, Tashiro Y, Tulum I, Wada H, Wakabayashi KI
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Journal Title
Genes Cells
Volume: 25
Pages: 6-21
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Calaxin is required for cilia-driven determination of vertebrate laterality2019
Author(s)
Sasaki K, Shiba K, Nakamura A, Kawano N, Satouh Y, Yamaguchi H, Morikawa M, Shibata D, Yanase R, Jokura K, Nomura M, Miyado M, Takada S, Ueno H, Nonaka S, Baba T, Ikawa M, Kikkawa M, Miyado K, Inaba K
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Journal Title
Commun Biol
Volume: 2
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Structural/functional analyses on MOT7, a novel light chain of ciliary dynein f/I12019
Author(s)
山本 遼介, 中桐 侑平, 久冨 理, 今井 洋, 宋 致, 村田 和義, 若林 憲一, 石川 尚, 稲葉 一男, 昆 隆英
Organizer
第57回日本物理学会年会
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