2016 Fiscal Year Annual Research Report
Motility of eukaryotic flagella studied with the bottom-up strategy
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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 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)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 鞭毛・繊毛運動 / ダイニン / 自己組織化 / 試験管内再構成実験 |
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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、周辺微小管側壁から隣接する周辺微小管に向かって突出する2列のダイニン腕が微小管の間に作り出す「ずり」が原動力となっている。このずりが時間的・空間的に制御されて軸糸の屈曲を生じさせ、鞭毛波が作り出されるとされているが、このメカニズム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種類程度と考えられており、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。
【実績状況】軸糸断片を鋳型として伸長させたシングレット微小管にChlamydomonas野生株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した。この複合体はATP添加によって一部の微小管が滑り運動を起こして、いくつかの場合において、微小管の座屈を起こす現象を確認した。座屈は、ダイニンの微小管からの解離によって解消し、もとの状態に戻ると、再び滑り運動が生じて座屈を起こすことを周期的に繰り返した。座屈の繰り返し運動の周期と座屈量の解析から、ダイニン活性のスイッチングメカニズムに新たなモデルを提唱した。また、再構築軸糸の両端が固定された軸糸で生じたシグモイド型の座屈から、ダイニン外腕の発生している力が先行研究と同程度の1pNという推定値を得た。
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[Journal Article] Creating biomolecular motors based on dynein and actin-binding proteins.2017
Author(s)
Furuta, A., Amino, M., Yoshio, M., Oiwa, K., Kojima, H., and Furuta, K.
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Journal Title
Nature Nanotechnology
Volume: 12
Pages: 233-237
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Katanin p80, NuMA and cytoplasmic dynein cooperate to control microtubule dynamics.2017
Author(s)
Mingyue Jin, Oz Pomp, Tomoyasu Shinoda, Shiori Toba, Takayuki Torisawa, Ken’ya Furuta, Kazuhiro Oiwa, Takuo Yasunaga, Daiju Kitagawa, Shigeru Matsumura, Takaki Miyata, Thong Teck Tan, Bruno Reversade & Shinji Hirotsune
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 39902
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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