クラミドモナス走光性発現メカニズムとその分子基盤
Publicly Offered Research
| Project Area | Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity |
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| Project/Area Number |
15H01314
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
若林 憲一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80420248)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | 走光性 / 光合成 / 光受容 / クラミドモナス / 鞭毛 / 鞭毛・繊毛 / カルシウム / レドックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、緑藻クラミドモナス細胞が、光受容装置「眼点」で光を感受したのち、２本の鞭毛打を調節して遊泳方向を変え、正または負の走光性そ示すまでの機序を明らかにすることを目的としている。研究は２つの方法で行った。
１つめが、クラミドモナスが遊泳方向を変える様子を高速度ビデオカメラで撮影し、２本の鞭毛をどう使い分けているかを明らかにすることである。２本の鞭毛は、眼点からの距離で区別される。正または負の走光性を示しやすい株、さらにそれらの株の走光性を正または負に誘導する酸化剤・還元剤の処理後で、鞭毛がどのように使われるかを詳細に観察した。その結果、光を浴びた瞬間に強く打つ鞭毛（利き鞭毛）が２つの株で異なることがわかった。さらに、それぞれの株が通常と反対符号の走光性を示すときには、強打をする鞭毛はあくまで「利き鞭毛」であり、その強打のタイミングを遅らせることで遊泳方向を切り替えていることがわかった。さらに、「利き鞭毛」を決める要素が鞭毛内の細胞骨格構造「軸糸」ではなく、膜もしくはマトリクスに存在することも明らかになった。現在論文執筆中である。
２つめが、新たな走光性変異株の単離と解析である。上記のように野生株は「酸化処理で正、還元処理で負」の走光性を示すが、この関係が崩れている変異株を複数単離した。そのうちの２つについて原因遺伝子の特定に成功し、論文発表した。１つは眼点における正確な光照射方向の判定に必要なカロテノイド色素合成経路の酵素であり、色素が光受容において重要な働きを示すことが明らかになったとともに、副産物として細胞が凸レンズとして振る舞うことが明らかになった。これは基礎研究としての波及効果が高い結果であり、各種メディアでも取り上げられた。もう１つはミトコンドリア局在が予想されるタンパク質で、オルガネラ間のクロストークが走光性の方向決定に寄与することを初めて示した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Identification of the agg1 mutation responsible for negative phototaxis in a "wild-type" strain of Chlamydomonas reinhardtii2016
Author(s)
Ide, T., Mochiji, S., Ueki, N., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Hirono, M., Wakabayashi, K.
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Journal Title
Biochemistry and Biophysics Reports
Volume: 7
Pages: 379-385
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Eyespot-dependent determination of the phototactic sign in Chlamydomonas reinhardtii2016
Author(s)
Ueki, N., Ide, T., Mochiji, S., Kobayashi, Y., Tokutsu, R., Ohnishi, N., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Tanaka, K., Minagawa, J., Hisabori, T., Hirono, M., Wakabayashi, K.
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Volume: 印刷中
Issue: 19
Pages: 5266-5304
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] The molecular toolbox for building axonemal microtubules2016
Author(s)
Mikito Owa, Takayuki Uchihashi, Haruaki Yanagisawa, Takashi Yamano, Hiro Iguchi, Hideya Fukuzawa, Ken-ichi Wakabayashi, Toshio Ando, Masahide Kikkawa
Organizer
The 28th CDB Meeting: Cilia and Centrosomes: Current Advances and Future Directions
Place of Presentation
神戸・理研CDB
Year and Date
2016-11-27
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Eyespot-dependent determination of the phototactic sign in Chlamydomonas reinhardtii2016
Author(s)
Noriko Ueki, Takahiro Ide, Shota Mochiji, Yuki Kobayashi, Ryutaro Tokutsu, Norikazu Ohnishi, Katushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Kan Tanaka, Jun Minagawa, Toru Hisabori, Masafumi Hirono, Ken-ichi Wakabayashi
Organizer
The 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
Place of Presentation
京都・京都国際会館
Year and Date
2016-06-26
Related Report
Int'l Joint Research
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