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定量計測と数理モデル化による極性タンパク質の局在領域を決める分子・物理機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K07090
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 発生生物学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

荒田 幸信  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (40360482)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード細胞極性 / タンパク質動態 / 1分子イメージング / 細胞骨格 / 1分子イメージング / PAR/aPKCシステム / パターン形成 / 数理モデル / 拡散解析 / アクトミオシン / 拡散距離
研究成果の概要

進化的に保存された極性タンパク質PARタンパク質群の局在領域サイズを決定する機構を解明するために、1分子イメージングにより、膜上の拡散距離を計測した。拡散動態は卵の大きさを実験的に操作してもPAR-2の動態には顕著な変化は見られなかった。一方、二光子顕微鏡を用いて片側の中心体を破壊し星状紡錘体の卵内での位置を変化させると、極性タンパク質の領域サイズが変化した。本研究から、極性タンパク質の局在領域サイズは、極性分子の細胞内動態とマイクロチューブル構造体の相互作用によることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞極性タンパク質の非対称局在は、ナノメートルスケールの分子の衝突を基礎にして、マイクロメートル(細胞)スケールで形成される。物理パラメーターとして定義できるタンパク質動態を基礎に細胞現象である細胞極性を理解することは、「物質と生命」をつなぐ知見を提供する点でで学術的な意義がある。また、物質により構成される生命現象を理解するための新しい視点を提供する点で社会的な意義がある。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Cortical polarity of the RING protein PAR-2 is maintained by exchange rate kinetics at the cortical-cytoplasm boundary2016

    • 著者名/発表者名
      Arata, Y., Hiroshima, M., Pack, C.-G., Ramanujam, R., Motegi, F., Nakazato, K., Wiseman, P. W., Sawa, H., Kobayashi, T. J., Brandao, H. B., Shibata, T., and Sako, Y.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 16 号: 8 ページ: 2156-2168

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2016.07.047

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高時間分解・長時間撮影による、線虫C.elegansの原腸貫入運動の解析2017

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信、新土優樹、高木拓明、佐甲靖志
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-time scale cortical dynamics during gastrulation in C. elegans embryos2017

    • 著者名/発表者名
      Yukinobu Arata, Yuki Shindo, Hiroaki Takagi, and Yasushi Sako
    • 学会等名
      International C. elegans meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ROXSによってmCherryの安定性と明るさが向上する2016

    • 著者名/発表者名
      荒田幸信、佐甲靖志
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Polarity Maintenance by the Exchange Rate Control of RING Protein PAR-2 at the Cortical-cytoplasm Boundary2015

    • 著者名/発表者名
      荒田 幸信
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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