2023 Fiscal Year Research-status Report
チューブリン結合によるダイニン活性化の構造基盤の解明
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21K06096
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
今井 洋 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (60391869)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ダイニン / 微小管 / クライオ電子顕微鏡 / 構造解析 / モータータンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞質ダイニンは、真核生物の細胞内物質を能動的に輸送する主要なタンパク質である。特に、細胞質ダイニンは、細胞周辺部から細胞中心方向への物質輸送を行うという機能を果たしている。細胞内の積荷は、成長因子やミトコンドリアなどのオルガネラなどである。ダイニンによる力発生はATPの化学的なエネルギーを力学的なエネルギーに変換することで達成される。ダイニンの力発生前と力発生後という２つの極端な状態での構造は報告されているが、それらの間でどのような中間状態があるかは依然としてなぞである。この疑問を解くために、私達は、細胞質ダイニンが力発生を行うドメインであるモータードメインの構造変化をクライオ電子顕微鏡・単粒子解析法で解析することにした。
その結果、これまでに報告されていない複数の新規構造を近原子分解能で得ることができた。2023年12月には米国ボストンで開催されたアメリカ細胞生物学会でポスター発表した。現在、論文投稿に向けて、執筆を行っている。
次に、細胞質ダイニンが微小管に結合するときの構造変化を捉えるために、微小管に細胞質ダイニンを結合させて、クライオ電子顕微鏡で撮影している。撮影できたものから構造解析を進行させている。
さらに、細胞質ダイニンだけでなく、繊毛ダイニンは、精子などを水中で前進させるために、繊毛の駆動力を発生させるダイニンであるが、この構造解析も行っている。繊毛ダイニンは約10種類あることが遺伝子配列から知られているが、近原子分解能の構造が分かっているのは、3種類のみである。私達は、複数の繊毛ダイニンの構造を近原子分解能で得ることができ、2024年1月の生体運動合同班会議で口頭発表した。現在、論文投稿の準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
細胞膣ダイニンの新たな中間構造を近原子分解能で得たが、学会発表した際に、ヌクレオチド結合部位の分解能が問題になった。そこで、分解能を改善すべく、撮影枚数を以前の10倍に増やすことで、ダイニンとして世界最高分解能で、近原子分解能で構造を得ることに成功した。撮影と解析をやり直したために、半年ほど計画よりも遅れてしまったが、質の高いデータで、よりよい論文を目指したいと考えている。現在、論文投稿を目指して、図の作成、文章の作成を進行させている。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず初めに、細胞膣ダイニンの新たな中間構造を近原子分解能で得たので、これを論文として、発表する。そして、微小管に結合した細胞質ダイニンの撮影を進めていき、近原子分解能の構造を得ることを目指す。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、分子遺伝学を利用したコンストラクトの作成の試行錯誤がほとんどなく、研究が順調に進んでいるために、分子遺伝学的な手法のための試薬の費用が大幅に抑えられたことが大きい。また、クライオ電子顕微鏡撮影のための費用も、10回以上の撮影の試行錯誤を見込んでいたが、実際には、数回の試行で、最終の撮影が行えたために、費用が予想外に抑えられた。しかし、今後は、論文投稿費用と今年度のクライオ電子顕微鏡撮影費用が見込まれている。
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[Presentation] 繊毛ダイニン・細胞質ダイニン・IFT ダイニンの構造的共通性と多様性2024
Author(s)
雷宜慈, 今井洋, 山本遼介, 下理恵子, 宮田知子, 梶村直子, 八木俊樹, 上村慎治, 光岡薫, 難波啓一, 昆隆英
Organizer
生体運動研究合同班会議2024
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