繊毛運動モードの分子基盤

• 研究課題/領域番号: 16H02502
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉川 雅英 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (80272425)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 30,810千円 (直接経費: 23,700千円、間接経費: 7,110千円); 2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: 繊毛 / クライオ電子顕微鏡 / ゼブラフィッシュ / ダイニン / ゲノム編集 / 細胞・組織

研究成果の概要

本研究により、遺伝学とクライオ電子線トモグラフィーを用いて、脊椎動物であるゼブラフィッシュの繊毛が、どのように作られるのか、特に、そのモーター分子ダイニンの組み立て因子が解明された。また、繊毛を制御するカルシウムが繊毛のどこに結合して働くのかが解明された。技術的には、遺伝子操作した脊椎動物からクライオ電子線トモグラフィーを可能にした点も特筆すべきである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、ヒトの遺伝病である繊毛病の原因を、分子レベルから調べることができるようになった意義は大きい。特に、クライオ電子顕微鏡を使うことで、非常に複雑な繊毛（数百種類以上の部品でできていることが知られている）の中で、どのタンパク質がどこにあり、何をしているのか、の一端が解明できた。

研究成果

• [雑誌論文] Calaxin is required for cilia-driven determination of vertebrate laterality (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Keita、Shiba Kogiku、Nakamura Akihiro、Kawano Natsuko、Satouh Yuhkoh、Yamaguchi Hiroshi、Morikawa Motohiro、Shibata Daisuke、Yanase Ryuji、Jokura Kei、Nomura Mami、Miyado Mami、Takada Shuji、Ueno Hironori、Nonaka Shigenori、Baba Tadashi、Ikawa Masahito、Kikkawa Masahide、Miyado Kenji、Inaba Kazuo
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 号: 1 ページ: 226-226
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0462-y
  • NAID: 120006957456
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Systematic studies of all PIH proteins in zebrafish reveal their distinct roles in axonemal dynein assembly. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi H, Oda T, Kikkawa M, Takeda H
  • 雑誌名: Elife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.36979
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 遺伝学とクライオ電子顕微鏡による細胞構造解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: よこはまNMR研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Workflow of cryo electron tomography (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Fukuda
  • 学会等名: Cryo-Electron Microscopy Course at OIST
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体分子・細胞構造の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: 第39回日本認知症学会
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡と遺伝学による繊毛の構造と機能 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: 岡山大学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体分子・細胞構造の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: 第39回日本認知症学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体分子・細胞構造解析の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: 顕微鏡学会 第六三回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体分子・細胞構造解析の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: 学振R022量子構造生物学委員会・第1回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体分子・細胞構造解析の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: 構造生物応用研究会
  • 招待講演
• [学会発表] クライオFIB-SEMを用いたクライオ電子線トモグラフィー試料の作製 (2020)
  • 著者名/発表者名: 福田善之
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝学とクライオ電子顕微鏡による真核生物の繊毛研究 Combination of cryo-EM and genetics for studying eukaryotic cilia (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: 千葉大学博士課程教育リーディングプログラム
• [学会発表] 繊毛のCa2+センサーEfcab1の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森川源大
  • 学会等名: 第30回日本医学会総会・2019年度世界をリードする次世代ＭＤ研究者育成プロジェクト全国リトリート
• [学会発表] Discoveries Beyond Three Dimensional Structures (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahide Kikkawa
  • 学会等名: Three Dimensional Electron Microscopy, Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡によるパラダイムシフト (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第75回学術講演会
• [学会発表] 生体試料構造解析のためのクライオ電子顕微鏡法の将来展望 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮澤淳夫、安永卓生、成田哲博、福田善之
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第75回学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝学とクライオ電子顕微鏡による真核生物の繊毛研究 Combination of cryo-EM and genetics for studying eukaryotic cilia (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: 第19回蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
• [学会発表] 高分解能クライオ電子顕微鏡構造からわかったキネシン運動制御のしくみ (2019)
  • 著者名/発表者名: 牧野司
  • 学会等名: 第9回分子モーター討論会
• [学会発表] Combination of cryo-EM and genetics to study epithelial cells (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference "Cross-scale biological structure: from macromolecular complexes & organelles to cells & tissues"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] How to use cryo-electron microscopy for infection and immunity research? (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: 第18回淡路感染と免疫国際フォーラム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 生化学反応を可視化するクライオ電子顕微鏡 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: 第92回 日本生化学会大会
• [学会発表] Cryo-EM analysis of cilia and microtubule-based motor proteins (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: 第57回 日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Expanding model organisms for studying the structures of cilia and flagella (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: ASCB | EMBO 2019 meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combination of cryo-EM and genetics to study eukaryotic cilia (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川 雅英
  • 学会等名: NYSBC seminar
• [学会発表] Localization of FAP93 and PP2A at the proximal end of Chlamydomonas ciliary axonemes (2019)
  • 著者名/発表者名: Juyeon Hwang
  • 学会等名: ASCB | EMBO 2019 meeting
  • 国際学会
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による微小管とその関連モーターの分子機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 形態解析ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 日本におけるクライオ電子顕微鏡の現状と課題 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 生活習慣病とがんの代謝栄養メカニズム研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Combination of cryo-electron microscopy and genetics for studying cilia (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 清華大学セミナー
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡と遺伝学で観る細胞構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 原子・分子・光科学（AMO）討論会
  • 招待講演
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いたダイニン組み立て因子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: 繊毛研究会
• [学会発表] Systematic studies of all PIH proteins in zebrafish reveal their distinct roles in axonemal dynein assembly (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: Kuo Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Combination of cryo-electron microscopy and genetics for studying eukaryotic cellular structures (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 2018 Kuo Symposium on 3D-EM of Macromolecules and Cells
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combination of cryo-electron microscopy and genetics for studying eukaryotic cellular structures (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 19th International Microscopy Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cryo-electron tomography revealed zebrafish axonemal dyneins assembled by distinct PIH proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 招待講演
• [学会発表] Combination of cryo-electron microscopy and genetics for studying eukaryotic cellular structures (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: cilia2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combination of cryo-electron microscopy and genetics for studying eukaryotic cellular structures (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 2nd Stockholm-Tokyo Workshop (Multidisciplinary collaboration for sustainable development)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural analysis of zebrafish sperm flagella by cryo-electron tomography (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: 2nd Stockholm-Tokyo Workshop (Multidisciplinary collaboration for sustainable development)
  • 国際学会
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡と遺伝学で観る細胞構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 平成30年度 定量研シンポジウム 「生命を支える生体超分子の可視化と動態」
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡と遺伝学で観る細胞構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡によるゼブラフィッシュ精子の構造解析およびダイニン組立因子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: 第49回精子研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 繊毛・鞭毛の「構造遺伝学」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] The Molecular Toolbox for Building Axonemal Microtubules (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: Hotel Galvez
  • 発表場所: Hotel Galvez (Galveston, Texas, USA)
  • 年月日: 2017-02-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The function of PIH proteins in the vertebrate motile cilium (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: 第17回東京大学生命科学シンポジウム
• [学会発表] The molecular toolbox for building axonemal microtubules (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: Instruct Biennial Structural Biology Conference 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combination of cryo-EM and genetics for studying eukaryotic cilia (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 学会等名: Frontiers in cryo-electron microscopy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The function of PIH proteins in vertebrate motile cilium (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: Dynein2017
• [学会発表] The Function of PIH Proteins in the Vertebrate Motile Cilium (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口 博史
  • 学会等名: 「ライフサエンスの革新を目指した構造生命科学と先端的基盤技術」研究領域 CREST 平成28年度領域会議
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2016-12-15
• [学会発表] The function of PIH proteins in the vertebrate motile cilium (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口博史
  • 学会等名: 第22回国際動物学会・第87回日本動物学会合同大会
  • 発表場所: OIST, 沖縄コンベンションセンター (沖縄県恩納村)
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The function of PIH proteins in the vertebrate motile cilium (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口 博史
  • 学会等名: 第54回生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 招待講演
• [図書] 細胞 増刊 2019年 10 月号 構造生物学の最前線 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川雅英
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ニュー・サイエンス社