2021 Fiscal Year Research-status Report
クシクラゲ櫛板の分子構造の解明と運動性フォトニック結晶開発に向けた基盤研究
| Project/Area Number |
20K20583
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
稲葉 一男 筑波大学, 生命環境系, 教授 (80221779)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大岩 和弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 主管研究員 (10211096)
岩本 裕之 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 客員研究員 (60176568)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
|
| Keywords | 繊毛 / クシクラゲ / 櫛板 / X線繊維回折 / 軸糸 / ダイニン / フォトニック結晶 / 分子モーター |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高速の波打ち運動を司る細胞小器官である繊毛の構築と機能を理解するために、数万本の繊毛が束化したクシクラゲの櫛板を用いて研究を進める。具体的には、X線繊維回折を用いて櫛板の分子構築と結晶構造を明らかにし、その応用として試験管内で巨大な繊毛を作り上げ、運動するフォトニック結晶作製の可能性も探る。櫛板の分子構築と結晶構造を明らかにする研究目的を達成するために、クシクラゲの１種カブトクラゲ を用いて、４年間で以下の研究項目を進める。研究項目１：櫛板内で繊毛をつなげる構造であるcompartmenting lamella（CL）の成分の同定と分子構築の解明、研究項目２：櫛板の結晶構造の解読、研究項目３：CL成分の添加による軸糸の試験管内束化と巨大結晶化、研究項目４：巨大結晶の構造の解読と光学的特性の解析。本年度は、研究項目１と２において進捗が見られた。研究項目１では、櫛板のCLを構成するタンパク質として、これまで同定したCTENO64とCTENO189以外に、新たなタンパク質CTENO78とBTBD19を同定した。CTENO78とBTBD19は、CTENO189、CTENO64の局在と同じく、それぞれが遠位CL、近位CLに局在していた。このことは、櫛板が2階建の分子構築をとっていることを示したこれまでの研究知見を支持するものである。研究項目２では、SPring8のビームライン（BU40XU）を用いて、単離櫛板のX線繊維回折を行った。本年度は、単離櫛板を石英管中で急速凍結し、１度ずつ回転しながら、それぞれの角度での解析像を取得した。この回折像を元に、軸糸構造の３次元再構成を試み、現時点で予備的な再構成像が得られつつある。この情報をもとに、次年度以降、生の櫛板を用いた詳細な解析を進める計画である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究項目１では、昨年度に同定したタンパク質に加え、新たな櫛板のCL構成タンパク質を２種類同定することができた。また、これらのタンパク質が、櫛板の二段構築に関わっていることも明らかになった。一方、研究項目２では、急速凍結した櫛板を用いて、0度から180度まで１度ずつ回転させた際の回折像を取得することができた。高い解像度で生の櫛板の構造を明らかにする上で極めて有用な情報となりうる。しかしながら、凍結や櫛板の設置角度のズレなどにより、完璧な回折像を捉えることはできず、条件検討に多くの時間を費やした。次年度以降、サンプル固定台、高速カメラ、回折光の検出装置などの改善により、より精度の高い解析を目指し、実験項目３以降へと進める計画である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究項目１に関しては、ダブレット微小管の基部で特定微小管にCLを結合させているタンパク質の同定を中心に進める。一定の種類のタンパク質が同定されたら、重合微小管あるいは単離軸糸との混合によって、微小管や軸糸の束化が起こるか否かの検討を進め、研究項目３へと移行する。研究項目２では、生の櫛板からX線回折像を取得するための高速測定系を確立させる。これと本年度取得した情報を合わせ、軸糸の分子構築の全貌を明らかすべく研究を進める。
|
| Causes of Carryover |
X線回折にかかる当初計画実験が予想通りに進まず、試料調製に多くの時間を割いた。このため、研究項目２と研究項目３で予定していた研究の一部ができなかった。執行できなかった部は次年度に行うとともに、分担者への配分額も調整する。
|
Research Products
(8 results)
