2019 Fiscal Year Research-status Report
細胞サイズ変化に依存した核配置メカニズム変化の解明
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19K16094
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
鳥澤 嵩征 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 助教 (60749406)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞骨格 / 分子モーター / 細胞質ダイニン / C. elegans |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の中心にあるのは「核配置に関与する複数の力学作用が細胞サイズに依存していかに寄与を変化させるか」という問いである．本年度は細胞内の力学現象に影響する物理化学的性質の中でも粘弾性に着目し，細胞サイズに依存した変化の有無を確認する実験を行った．具体的には，蛍光標識された微小粒子を線虫の生殖腺にインジェクションすることで微小粒子を線虫初期胚に導入し，その動態を観察する手法を現環境において確立した．微小粒子の観察した微小粒子の運動を解析し，その運動の性質を発生段階間で比較したところ，発生段階が1細胞期，2細胞期，4細胞期と進むにつれて微小粒子の移動度が下がることが明らかとなった．このような発生段階に応じた細胞内粒子の移動度の変化はこれまで報告されたことがないものであり，今後の研究を進める上で基礎となる知見である．また，微小管を始めとする種々のタンパク質を線虫から直接精製するための液体培養系の立ち上げを行った．これによって，タンパク質精製が可能な量の線虫を簡便に集めることができるようになった．この培養系には培養細胞などを用いた精製では難しい多数のタンパク質から構成される複合体を線虫から精製することができるという利点がある．既に細胞核配置に重要な役割を果たすモータータンパク質であり，多数のポリペプチド鎖から構成される細胞質ダイニン複合体を標的として，ゲノム編集によってタグを付加した線虫の株を樹立，精製の準備を整えることができた．ダイニンについては，線虫初期胚での働きといった，本研究に関わる観点を中心としてまとめた総説論文を執筆，出版することができた．さらに，精製タンパク質を用いた再構成実験の観察システムの構築を行い，次年度以降の研究遂行の環境を整えた．
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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
マイクロビーズを線虫の生殖腺を通じて初期胚に導入する技術を現環境で確立したことで，発生段階に応じた移動度の低下という知見を得ることができた．これは細胞内の流動性が細胞サイズに依存して変化していることを示唆するものであり，細胞核配置という問題を考えるにあたって重要なものであると考えている．これに加えて，タンパク質精製を目的とした線虫培養系の確率や観察系の構築，線虫株の樹立など，計画を多面的に遂行するための基礎となる環境を整えることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
発生段階に応じた胚中の微小粒子の移動度の変化は，現状では細胞サイズの変化のみにその要因を帰属できるものではない．細胞サイズと移動度の変化を調べるために線虫胚のサイズが変化するような遺伝学的摂動下での観察を予定している．また，本年度において得られた結果に基づいて，細胞核配置における主要な要素である細胞質ダイニンおよびその関連因子に焦点化して「細胞サイズに依存した細胞内の力バランスの寄与調整」を力を発生する要因である分子レベルから説明することを目指している．また，細胞レベルでの観察に加えて，確立した培養系を用いたタンパク質精製を進め，本年度において構築した観察系を用いた再構成実験を当初の計画に従って行っていく予定である．
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| Causes of Carryover |
研究に必要なタンパク質精製を線虫からの直接精製によって行うことが可能であるという判断に至ったため，当初培養機を購入する予定であったところを，精製タンパク質を用いた再構成系の観察システム構築に変更したため，当初予定していた使用額との違いが生じた．また，研究に必要な遺伝子構築，線虫株の樹立の効率化を図ったことも差が生じたことに寄与している．差によって生じた予算は，翌年度分と合わせてタンパク質精製用試薬，および再構成観察に用いる試薬の購入に用いる予定である．
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