2020 Fiscal Year Research-status Report
Spatiotemporal control system of spindle function by photoreactive kinesin
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20K15744
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山岸 雅彦 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任研究員 (30815501)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | モータータンパク質 / キネシン / 光制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核細胞に共通する細胞分裂装置である紡錘体の機能を解明するためには、紡錘体の構成要素であるモータータンパク質がいつ・どこで「力仕事」をするかを調べる必要がある。本研究では、光応答性タンパク質の構造変化を利用して、光照射により標的キネシンの運動機能のON/OFFを制御し、紡錘体形成におけるキネシンの活性を分裂中の特定の時期や限られた場所で制御できる仕組みを構築し、キネシンの時空間的分子プロセスを明らかにすることを目的とする。2020年度は主に、細胞分裂に関わるkinesin-1、kinesin-5、及びkinesin-14のモータードメインの運動活性をin vitroで定量し、キネシンの運動機能を検討した。Kinesin-1においては、モータードメインのN末側にあるcover-strandが運動に与える影響を調べるため、cover-strandのアミノ酸に変異を導入した変異体を複数種作成し、kinesin-1モータードメインによって運動する微小管の並進速度・トルク活性を定量した。Kinesin-5においては、モータードメイン内部のloop-8の領域を取り除いた変異体とともに、分子数に依存した運動方向特性、及びトルク活性について検討した。他のキネシンとは異なり微小管のマイナス端方向に移動するkinesin-14においては、運動方向特性及びトルク活性を検討した。また、紡錘体形成時、キネシンの運動活性により紡錘体全体が捻じれるという報告に基づき、キネシンの運動活性を光刺激で制御することで紡錘体構造変化の制御を実現するため、キネシンの運動活性に影響を与えると予測できるモータードメインの特定部位付近に光応答性タンパク質を融合させた変異体を作成し、光刺激のON/OFFによりキネシンのトルク活性等を制御するシステムの構築を進めた。
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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
細胞分裂に関わるキネシンのモータードメインの運動特性の定量が進み、kinesin-1においては、その成果を国際誌へ発表した。Kinesin-5においては、その成果を投稿する段階まで進展した。Kinesin-14に関しては、十分な結果が得られ今後投稿論文として公表する目途がついたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
光刺激のON/OFFで、キネシンのトルク活性を含む運動機能を制御するため、光制御タンパク質を融合させた複数の変異体を作成してその効果を検証する。一過的に変異体タンパク質を発現させるとともに、細胞に対して局所的に光刺激を行えるようなイメージングシステムの改良を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイスル感染予防・感染拡大防止のため、研究室内での研究活動が制限されたため、当初の計画通りに研究が進まなかった。次年度は変異体DNAコンストラクト作成に遺伝子合成サービス等を利用することで計画の早期実現を目指す。
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Research Products
(2 results)
