2021 Fiscal Year Research-status Report
一次繊毛における新規機構「分子コンバータ」システムの解明
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21K15096
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
加藤 孝信 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (80844935)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 一次繊毛 / シグナル制御 / メカノセンサー / カルシウムイメージング / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞から伸びたアンテナのような小器官である一次繊毛は、細胞外環境を感知するセンサーとしてはたらく。これまでの研究から、細胞外の流れ刺激に対して繊毛内でカルシウム応答が見られることは知られていたが、その下流のシグナルカスケードに関しては未解明な点が多い。本研究課題では、この一次繊毛というアンテナが、どのように細胞に情報を伝達し、制御するのかを明らかにすることを目的とした。
そのために、今年度は①フローチャンバーを用いて腎臓由来の培養細胞に細胞外流れ刺激を与える系を構築し、微量のサンプルから質量分析を行う系を構築する事に成功した。その結果、流れ刺激によって細胞・繊毛でどのようなタンパク質の増減やリン酸化修飾の変化が起きるのかを明らかにすることができ、細胞外流れ刺激によって活性化されるいくつかの候補となるシグナル経路を同定することが出来た。
また、②繊毛の中で細胞外流れ刺激によってどのようなタンパク質の増減やリン酸化修飾が起きるのかを知るために、繊毛内プロテオーム解析系を立ち上げつつある。すでに必要な遺伝子改変細胞も作成済みであり、引き続き実験計画を遂行してゆく。
さらに、③繊毛内での分子コンバータ因子の動態解析で必要な光路の構築を開始しており、次年度に計画している観察に向けて順調に準備を進めることが出来た。
またこの研究を進める中で、マウス初期胚のノードの一次繊毛 (マウスノード不動繊毛) において、繊毛内のタンパク質局在に異方性があり、繊毛が曲げられる向きを感知している可能性があるという驚くべき結果を得た (論文投稿中)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請書の研究計画通りに順調に研究を進めており、「培養細胞にフローを与えるハイスループットシステムを用いた分子コンバータ関連の候補因子スクリーニング」を8割がた構築することに成功した。また、次年度に予定している繊毛内での分子コンバータ因子の動態解析に関しても順調に準備を進めている。
また一方で、この研究を進める中で、この研究計画では想定していなかったマウスノード不動繊毛において思いもよらない偶発的な発見があり、以前の研究結果とあわせて論文投稿を行うことが出来た。これらを総合的に評価すると、当初計画していた以上にインパクトのある結果となり、想定以上の進展と評価することが出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は申請書の研究計画通りに「培養細胞にフローを与えるハイスループットシステムを用いた分子コンバータ関連の候補因子スクリーニング」を完了させることを目指す。これにより、細胞外流れ刺激によって、繊毛内でどのようなタンパク質の増減やリン酸化修飾が起きるのかを初めて明らかにすることが出来る見込みである。さらに申請書で計画しているように、「繊毛内での分子コンバータ因子の動態解析」に関しても引き続き顕微鏡開発を行ってゆく予定である。一方でマウスノード不動繊毛の実験に関しては、実験の規模が大きく本研究予算では到底賄いきれない為、新たに研究費を申請する必要があり、検討中である。
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| Causes of Carryover |
研究者自身が設計する必要のあった特注光学部品の設計が1点だけ間に合わず、やむなく次年度に発注することになった為。研究計画自体は想定通り進んでおり、計画書に記載したとおりに研究を進めて行く。
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