2020 Fiscal Year Research-status Report
細胞サイズ空間でのヘテロな細胞骨格群から生じる組織化と動態
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19K03760
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
羽鳥 晋由 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (00283036)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中間径フィラメント / アクチン / 油中水滴法 / リン脂質 / 液液相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本応募研究では，アクチン線維および中間径フィラメントに焦点を当て，異種タンパク質の混合状態から，枯渇力・重合力・弾性力・駆動力によって発生すると予想される配向や組織化の経時変化を明らかにすることを目的としている．令和元年度には，アクチン線維とデスミン中間径フィラメントが細胞サイズの液滴内で共局在すること，そしてデスミンの集合により液滴の形状変化を誘発することを明らかにした．このとき，液滴界面でのリン脂質の種類によってデスミンの集積分布が異なることが示唆された．令和２年度には，３種類の異なる性質をもつリン脂質を用いて油中水滴を調製し内部にデスミンを封入したとき，リン脂質のホスファチジルコリン（PC）ではデスミンが空間内にほぼ均一に分布したのに対して，ホスフォエタノールアミン（PE）およびホスフォセリン（PS）ではデスミンがそれらのリン脂質層に集積することがわかった．さらにリン脂質から成るリポソームを液滴内にデスミンと同時に封入したとき，PEによるリポソームにデスミンが集積し，さらに複数のリポソーム間をつなぐネットワークを形成した．これらのことはデスミン中間径フィラメントがリン脂質の種類に応じて集積能を変化させることを意味し，細胞膜や細胞内小器官膜などと直接的に相互作用する可能性がある．これとは別に，アクチン線維とデスミンネットワーク形態へのミオシン駆動力による効果を調査する目的で，ケージドATPを用いた過渡的応答のための光学系を構築した．ケージドATPを活性化するために紫外光源LED光を集光させ，さらに照射時間を制御する系を倒立顕微鏡に組み込んだ．ミオシン上のアクチン線維の運動を測定するin vitro motility assayにおいて，0.2秒の照射時間で十分な運動を発生できることを確認した．
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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
当初の計画の目的のひとつである細胞サイズ空間内でのアクチン線維とデスミンフィラメントの相互作用に関して重要な結果を得ており，査読付き学術誌に発表した．さらに当初には想定していなかった新しい現象を２つ発見した．ひとつめはリゾチームアミロイドフィラメントがアクチン線維と相互作用し，ミオシンとの運動活性を抑制することである．ふたつめはリン脂質の種類が液滴内でのデスミンの集積形態に著しく影響を与えることである．後者は査読付き学術誌に発表された．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度に構築した顕微鏡下でのケージド化合物の活性化のための紫外光照射系を用いて，次の過渡応答を調査する．（１）ケージドEGTAを用い，紫外光照射により瞬時にカルシウム濃度を増加させる．デスミンのオリゴマーはカルシウムイオンの増加により集合を開始する．液滴内でのデスミン集積開始直後からの空間分布の経時変化を明らかにする．（２）ケージドATPを用いるとき，瞬時にミオシンを活性化させアクチン線維に駆動力を与える．液滴内でのアクチンおよびデスミンのネットワークが外力によりどのような挙動を示すのか，さらに空間分布に非対称性が現れるのかどうかを検証する．
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| Causes of Carryover |
当初予算に対する残額が数千円程度であり少額なため，次年度へ繰り越すことにより有効に使用できると判断したため．
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