生体分子素子の自己組織化による細胞の動的秩序形成

• 研究領域: 生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
• 研究課題/領域番号: 25102010
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 稲垣 直之 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (20223216)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 94,380千円 (直接経費: 72,600千円、間接経費: 21,780千円); 2017年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2015年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2014年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2013年度: 29,900千円 (直接経費: 23,000千円、間接経費: 6,900千円)
• キーワード: 神経細胞 / 軸索 / アクチン / 自己組織化 / メカノバイオロジー / 軸索伸長 / Shootin / 分子クラッチ / 構造解析

研究成果の概要

本研究では、神経軸索の伸長とガイダンスを担うShootin1およびCortactin、L1-CAMからなる分子集合体を同定した。この分子集合体は、細胞外の軸索誘引分子Netrin-1の僅かな濃度の違いを検知して集合離脱を行うことで正しい軸索の伸長方向を決定する。また、この分子集合体と細胞外基質との機械的な相互作用を介した新たな軸索ガイダンスの仕組みが明らかとなり、小児の神経難病L1症候群ではその破綻が起こることもわかった。さらに、Shootin1およびCortactin、L1-CAMからなる分子集合体が細胞移動や新たな細胞内分子輸送機構にも関与することが明らかとなった。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Davis(米国)
• [国際共同研究] University of the Philippines Diliman(Philippines)
• [国際共同研究] University of California, Davis(米国)
• [国際共同研究] University of the Philippines Diliman(Philippines)
• [国際共同研究] University of California, Davis(米国)
• [雑誌論文] Grip and slip of L1-CAM on adhesive substrates direct growth cone haptotaxis. Proc. Natl. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe, K., Katsuno, H., Toriyama, M., Baba, K., Mori, T., Hakoshima, T., Kanemura, Y., Watanabe, R. and Inagaki, N.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 115 号: 11 ページ: 2764-2769
  • DOI: 10.1073/pnas.1711667115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Actin Waves: Origin of Cell Polarization and Migration? (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Inagaki, H. Katsuno
  • 雑誌名: Trends in Cell Biology 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 515-526
  • DOI: 10.1016/j.tcb.2017.02.003
  • NAID: 120006325375
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shootin1-cortactin interaction mediates signal-force transduction for axon outgrowth (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kubo, Kentarou Baba, Michinori Toriyama, Takunori Minegishi, Tadao Sugiura, Satoshi Kozawa, Kazushi Ikeda, and Naoyuki Inagaki
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology 巻: Vol. 210 No. 4 号: 4 ページ: 663-676
  • DOI: 10.1083/jcb.201505011
  • NAID: 120005716857
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Actin Migration Driven by Directional Assembly and Disassembly of Membrane-Anchored Actin Filaments. (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuno, H., Toriyama, M., Hosokawa, Y., Mizuno, K., Ikeda, K., Sakumura, Y., Inagaki, N.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 12 号: 4 ページ: 648-660
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.048
  • NAID: 120005716856
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 離合集散が織りなす生命分子機能の研究フロンティア (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一、稲垣直之
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 33 ページ: 1316-1320
• [雑誌論文] Bayesian Cell Force Estimation Considering Force Directions (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kozawa, Yuichi Sakumura, Michinori Toriyama, Naoyuki Inagaki, Kazushi Ikeda
  • 雑誌名: Neural Process. Lett. 巻: - 号: 2 ページ: 191-200
  • DOI: 10.1007/s11063-013-9320-y
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular Bases for Gradient Reading and Force Generation of the Axon Guidance (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 新領域「動的秩序と機能」第６回国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 分子の自己組織化による細胞の形態形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] Axonal Haptotaxis Mediated by Grip and Slip between Cell Adhesion Molecule and Extracellular Substrate (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Inagaki, K. Abe, H. Katsuno, K. Baba, R. Watanabe
  • 学会等名: 第５回国際シンポジウム 新領域「動的秩序と機能」
  • 発表場所: 東京大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2017-01-21
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Mechanism for Axon Navigation in the Brain (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Inagaki
  • 学会等名: Frontier Bioorganization Forum 2017 Dynamical ordering and integrated functions of biomolecular systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Shootin1と L1 の相互作用による軸索走化性のための推進力を生み出す分子機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬場 健太郎，渡邉 力也，稲垣 直之
  • 学会等名: 第69回細胞生物学会大会
• [学会発表] 新たな細胞内分子輸送機構 Actin Wave と細胞形態形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 直之，勝野 弘子，鳥山 道則，細川 陽一郎，水野 健作，池田 和司，作村 諭一
  • 学会等名: 第69回細胞生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経細胞の細胞移動と嗅球形成におけるShootin1の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 嶺岸卓德、上杉康之、金子奈穂子、吉田亙、澤本和信、稲垣直之
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] 細胞接着分子と細胞外基質間の連結と滑りを介した軸索ガイダンスの力学的制 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿部幸喜、勝野弘子、渡邊力也、稲垣直之
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Identification and characterization of novel shootin family members (2017)
  • 著者名/発表者名: 浦崎明宏、中公甫、魚住海斗、渡瀬恵美子、松井貴輝、別所康全、稲垣直之
  • 学会等名: 第23回小型魚類研究会
• [学会発表] 分子の集合・離脱が駆動する神経軸索ガイダンスの分子メカニクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] クラッチ分子 Shootin1 と細胞接着分子 L1 の相互作用による軸索ガイダンスメカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬場 健太郎，渡邉 力也，稲垣 直之
  • 学会等名: 第４回新領域「動的秩序と機能」若手研究会
• [学会発表] Shootin1-Mediated Dendritic Spine Formation in Hippocampal Neurons. (2017)
  • 著者名/発表者名: R.F. Kastian, H. Katsuno, N. Inagaki
  • 学会等名: The American Society for Cell Biology 2017 meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Mechanics of Neuronal Axon Guidance (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] 新規 shootin ファミリーメンバーの同定と機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浦崎明宏、森下誠也、中公甫、魚住海斗、渡瀬恵美子、松井貴輝、別所康全、川上浩一、稲垣直之
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 樹状細胞の遊走を制御するクラッチ分子 Shootin1の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井瑞貴、東口泰奈、勝野－神戸弘子、稲垣直之
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 大脳の形態形成における Shootin1の役割の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原小織、嶺岸卓徳、吉田亙、稲垣直之
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた側線形成における shootin 遺伝子の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森下誠也、浦崎明宏、中公輔、魚住海斗、松井貴輝、別所康全、川上浩一、稲垣直之
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 細胞移動装置の前駆体としてのアクチン波について (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 第２回秩序化分子システムワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Functional analysis of shootin1 in neuronal migration and formation of the olfactory bulb. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Minegishi, Y. Uesugi, W. Yoshida, N. Inagaki
  • 学会等名: 2016 The American Society for Cell Biology Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ（U.S.A)
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] Shootin１とL1の相互作用による軸索伸長のための分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太郎、稲垣直之
  • 学会等名: 第3回「動的秩序と機能」若手研究会
  • 発表場所: 加賀観光ホテル（石川県加賀市）
  • 年月日: 2016-10-11
• [学会発表] Axonal Haptotaxis Mediated by Grip and Slip between Cell Adhesion Molecule and Extracellular Substrate (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 直之、阿部 幸喜、勝野 弘子、馬場 健太郎、作村 諭一
  • 学会等名: EMBO 2016 Symposia Actin in Action
  • 発表場所: ハイデルベルグ(ドイツ）
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] 蛍光ライブイメージングと牽引力顕微鏡による神経軸索ガイダンス機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 第25回日本バイオイメージング学会学術集会
  • 発表場所: 名古屋市立大学薬学部（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] Functional analysis of shoootin1b in neuronal migration (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Minegishi, Y. Uesugi, T. Shimada, W. Yoshida, N. Inagaki
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] L1-CAMによるアクチンと基質間のカップリングを介した軸索伸長の機械的制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部 幸喜、勝野 弘子、馬場 健太郎、作村 諭一、稲垣 直之
  • 学会等名: 第68回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-06-15
• [学会発表] アクチンの重合・脱重合によって引き起こされる軸索内タンパク質輸送 (2016)
  • 著者名/発表者名: 勝野 弘子，鳥山 道則，細川 陽一郎，水野 健作，池田 和司，作村 諭一，稲垣 直之
  • 学会等名: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • 年月日: 2016-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Functional Analysis of Shootin1b in Neuronal Migration (2016)
  • 著者名/発表者名: 嶺岸 卓徳, 上杉 康之, 島田 忠之, 吉田 亙, 河野 憲二, 稲垣 直之
  • 学会等名: The Rri-lateral NAIST-TLL-CU Joint Symposium 2016
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県生駒市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] Shootin1-L1 interaction as a possible clutch interface for signal-force transduction in axon outgrowth (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Baba, N. Inagaki
  • 学会等名: 2015ASCB
  • 発表場所: The San Diego Convention Center（サンディエゴ USA）
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Actin migration driven by directional assemmbly and disassembly of actin firaments (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝野 弘子，鳥山 道則，細川 陽一郎，水野 健作，池田 和司，作村 諭一，稲垣 直之
  • 学会等名: 第31回国際生物学賞記念シンポジウム
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] 神経細胞の移動におけるshootin1bの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 嶺岸 卓徳, 上杉 康之, 島田 忠之, 吉田 亙, 河野 憲二, 稲垣 直之
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Functional analysis of a splicing isoform of shootin1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Inagaki
  • 学会等名: 第4回「動的秩序と機能」国際シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学 西新プラザ（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] MOLECULAR MECHANISM FOR AXON OUTGROWTH AND NEURONAL NETWORK FORMATION (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Inagaki
  • 学会等名: The 4th International Conference on Pharmacy and Advanced Pharmaceutical Sciences
  • 発表場所: ジョグジャカルタ インドネシア
  • 年月日: 2015-09-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アクチンの重合・脱重合によって引き起こされる軸索内タンパク質輸送 (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝野 弘子，鳥山 道則，細川 陽一郎，水野 健作，池田 和司，作村 諭一，稲垣 直之
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] Shootin1 と L1 の相互作用による軸索伸長のためのシグナルから力への変換機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬場 健太郎，久保 祐亮，稲垣 直之
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] Molecular assembly for signal-force transduction axon growth (2015)
  • 著者名/発表者名: N.Inagaki
  • 学会等名: 新学術領域研究「動的秩序」第３回国際シンポジウム
  • 発表場所: 合歓の郷（三重県志摩市）
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-11
  • 招待講演
• [学会発表] Shootin1-cortactin interaction mediates signal-force transduction for axon outgrowth (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Kubo, K.Baba, M.Toriyama, T.Sugiura, S.Kozawa, K.Ikeda, N.Inagaki
  • 学会等名: 新学術領域研究「動的秩序」第３回国際シンポジウム
  • 発表場所: 合歓の郷（三重県志摩市）
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-11
• [学会発表] Directional actin turnover transports actin and associated proteins for early axonal outgrowth (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Katsuno, M.Toriyama, Y.Hosokawa, K.Mizuno, K.Ikeda, Y.Sakumura, N.Inagaki
  • 学会等名: 2014 American Society for Cell Biology Annual Meeting
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center (Philadelphia,USA)
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-10
• [学会発表] Role of a clutch molecule shootin1 in laminin-induced axon formation (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Abe, Y.Sakumura, N.Inagaki
  • 学会等名: 2014 American Society for Cell Biology Annual Meeting
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center (Philadelphia,USA)
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-10
• [学会発表] ラージゲルプロテオミクスを基盤とした神経細胞の軸索形成とガイダンスの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 第65回日本電気泳動学会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター(神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-10-24 – 2014-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] 生体分子素子の自己組織化による神経軸索の伸長と調節 (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之、馬場健太郎、久保祐亮
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: ワークピア横浜(神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] Singnal-force Transduction in Axon Outgrowth and Guidance (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] Pak1により制御されるShootin1とCortactinの相互作用を介した軸索伸長のためのシグナル-力変換機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保祐亮、馬場健太郎、鳥山道則、小沢哲、池田和司、杉浦忠男、稲垣直之
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [学会発表] アクチンの重合・脱重合によって引き起こされる軸索内タンパク質輸送 (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝野弘子、鳥山道則、作村諭一、池田和司、水野健作、稲垣直之
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [学会発表] ラミニンに誘導される軸索形成におけるクラッチ分子Shootin1の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部幸喜、小沢哲、作村諭一、稲垣直之
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [学会発表] Shootin1とL1の相互作用による軸索伸長のためのシグナルから力への変換機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太郎、久保祐亮、稲垣直之
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [学会発表] Signal-force transduction in axon outgrowth and guidance (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現 第２回公開シンポジウム
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府京都市下京区）
  • 招待講演
• [学会発表] Axonal transport toward growth cones driven by directional actin turnover (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝野弘子，鳥山道則，作村諭一，池田和司，水野健作，稲垣直之
  • 学会等名: 生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現 第２回公開シンポジウム
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府京都市下京区）
• [学会発表] 生体分子素子の自己組織化による細胞の動的秩序形成
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現 第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 招待講演
• [学会発表] 軸索伸長のためのシグナル-力変換機構
  • 著者名/発表者名: 稲垣直之
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市左京区）
  • 招待講演
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学・先端科学技術研究科・バイオサイエンス領域・神経システム生物学研究室
  • URL: http://bsw3.naist.jp/inagaki/
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学・バイオサイエンス研究科・神経システム生物学研究室
  • URL: http://bsw3.naist.jp/inagaki/
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 神経システム生物学研究室 ホームページ
  • URL: http://nippon.naist.jp/inagaki_g/
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 神経形態形成学研究室 ホームページ
  • URL: http://nippon.naist.jp/inagaki_g/