2014 Fiscal Year Research-status Report
自己組織的構成法による真核生物鞭毛の運動機構の解明
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26440089
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
大岩 和弘 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 主管研究員 (10211096)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 鞭毛・繊毛 / ダイニン / 細胞運動 / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【概要】本研究課題は、医学的重要性が高まっている真核生物の繊毛・鞭毛の構造・機能・制御について、これまで研究代表者が進めてきた「構成要素に分解してその特性を調べる要素還元型研究」に加えて、「特性を明らかにした機能要素を順次組み上げていく構成生物学的研究手法による試験管内での鞭毛運動の再現」を行い、要素が自己組織的・協働的に構造と機能を創出する鞭毛システムの解明に迫るもの。
【学術的背景】繊毛・鞭毛の波打ち運動では、周辺微小管側面に2列に配列したダイニン腕が、隣接する微小管の間に作り出す「ずり」が原動力である。このずりが時間的・空間的に制御されて鞭毛波が作り出されるが、この詳細は明らかになっていない。一方で、鞭毛軸糸は、それを構成するタンパク質が600種類程度とされ、構成生物学的研究手法が使える簡潔性とシステムとしての機能の複雑性を有する格好の研究対象である。
【進捗状況】軸糸構造の再構築として、複数の周辺微小管からなる円筒構造を再構築した。軸糸断片を鋳型として、チューブリン添加によって微小管の重合を開始、微小管の伸長を確認した。ここにChlamydomonas鞭毛から得た、運動活性を持つ外腕ダイニン粗抽出分画を添加することで、外腕ダイニンの24nm構造周期を持つ軸糸断片-微小管複合体を再構築できたが、鞭毛運動の再構成には至っていない。また、外腕ダイニン粗抽出分画をダイニン欠損株の軸糸に加えて鞭毛運動の自己組織的再構築を行った。この添加でも、24nmの周期構造が鞭毛軸糸内に再構築され、ATP添加によって繊毛波様運動が再現された。intactなChlamydomonas 鞭毛で観察される「高濃度Ca2+存在下における繊毛打から鞭毛打への波形遷移」を再現すべくCa2+濃度を調整、再構成軸糸の運動観察から波形遷移に必須のタンパク質要素の存在を示唆するデータを得た。鞭毛波形成高次制御メカニズムの解明にとって重要な手がかりを得た。
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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
軸糸断片を核とした微小管束構造の構築とダイニン外腕の再構築において、24nmのダイニン腕を持つ微小管複合体の形成が確認できたこと。外腕欠損株への外腕ダイニンの導入による繊毛波形成の回復があるものの、Ca2+依存的な波形遷移がみられないことから、波形の切り替えに関わる因子の存在を示唆する運動データが出てきた。以上のように、鞭毛波形成に関わる因子の同定とその機能再構成という研究上の道筋が見えてきたことから、おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
鞭毛波の波形制御に関わるタンパク質因子の存在を確定させるとともに、アミノ酸フィンガープリント技術によって標的タンパク質の同定を試みる。発現系を使って標的タンパク質を得て、抗体等の調整も併行して行う予定。抗体ができれば、鞭毛内での標的タンパク質の分布、機能特性の評価へと研究を進めることができる。鞭毛の再構築は、パルスレーザーを用いたタンパク質溶接技術を活用して、部分的に架橋を施し、波形形成と伝播に関わると考えられる微小管の滑りの抑制を実施する予定。
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| Causes of Carryover |
成果の論文発表のための準備を進め、当該年度内に投稿まで行った。このための論文投稿料、掲載料として留保していた金額が、執行残に該当する。当該論文は、現在revisionの過程にあり、計画予算の執行は26年度内にはできなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度内には、現在投稿中の論文がジャーナル掲載にまで進むと期待されるので、この繰り越しを活用する予定。
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Research Products
(6 results)
