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IV型線毛のライブイメージングによる機械的刺激応答機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H06230
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 細菌学(含真菌学)
研究機関学習院大学

研究代表者

中根 大介  学習院大学, 理学部, 助教 (40708997)

研究協力者 西坂 崇之  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワードシアノバクテリア / 動態計測 / 走光性 / 表面運動 / IV型線毛 / 運動 / 光学顕微鏡 / 計測 / アーキア / 微生物 / シグナル伝達 / 生体運動 / ダイナミクス / Twitching motility / Synechocystis / 蛍光
研究成果の概要

バクテリアはもっとも単純な生命体の1つであり,大きさは1ミリの1000分の1程しかありません。ところが,動く仕組みに注目すると,実に多様で複雑な様式を発達させていることが知られています。申請者らは光合成微生物のラン藻が細い糸のような繊維状構造物を持ち,その伸長収縮を繰り返す様子を撮影することに成功しました。さらに,独自の光学顕微鏡を駆使することで,この生命体は指向性のある光という外部シグナルによって,その運動を制御する能力を持つことを明らかにすることができました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これは「視覚を備えたバクテリア」という点でも画期的です。光を感知するだけでなく、光の向きを認識するという事実は、単純な生命体が、高度な情報処理を達成していることをあらわしています。スパイダーマンのようなバクテリアは、非常に単純ではあるが初歩的な視覚を備えることで、自身の持つ「糸」を伸縮させる方向を自由自在に制御していると考えられます。この成果は、同様の「糸」を持つ病原菌の制御にも応用できる可能性があります。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 11件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 11件、 招待講演 9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Single-molecule pull-out manipulation of the shaft of the rotary motor F1-ATPase2019

    • 著者名/発表者名
      Naito Tatsuya M.、Masaike Tomoko、Nakane Daisuke、Sugawa Mitsuhiro、Okada Kaoru A.、Nishizaka Takayuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43903-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of zoospore type IV pili in Actinoplanes missouriensis2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Tomohiro、Tezuka Takeaki、Nakane Daisuke、Nishizaka Takayuki、Aizawa Shin-Ichi、Ohnishi Yasuo
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology

      巻: in press 号: 14

    • DOI

      10.1128/jb.00746-18

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Motor torque measurement of Halobacterium salinarum archaellar suggests a general model for ATP-driven rotary motors2019

    • 著者名/発表者名
      Iwata S, Kinosita Y, Uchida N, Nakane D, Nishizaka T
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2 号: 1

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0422-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Immunoglobulin-like domains of the cargo proteins are essential for protein stability during secretion by the type IX secretion system.2018

    • 著者名/発表者名
      Sato K, Kakuda S, Yukitake H, Kondo Y, Shoji M, Takebe K, Narita Y, Naito M, Nakane D, Abiko Y, Hiratsuka K, Suzuki M, Nakayama K.
    • 雑誌名

      Mol Microbiol.

      巻: 110(1) 号: 1 ページ: 64-81

    • DOI

      10.1111/mmi.14083

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional tracking of microbeads attached to the tip of single isolated tracheal cilia beating under external load2018

    • 著者名/発表者名
      Katoh Takanobu A.、Ikegami Koji、Uchida Nariya、Iwase Toshihito、Nakane Daisuke、Masaike Tomoko、Setou Mitsutoshi、Nishizaka Takayuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 15562-15562

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33846-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of a major glucose transporter in Flavobacterium johnsoniae: Inhibition of F. johnsoniae colony spreading by glucose uptake.2018

    • 著者名/発表者名
      Imamura K, Sato K, Narita Y, Kondo Y, Nakane D, Naito M, Fujiwara T, Nakayama K.
    • 雑誌名

      Microbiology and Immunology

      巻: 62 号: 8 ページ: 507-516

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12633

    • NAID

      120006987967

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] シアノバクテリアの運動2018

    • 著者名/発表者名
      中根大介、西坂崇之
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 96 ページ: 244-247

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光に応答したバクテリアIV型線毛の動的制御2018

    • 著者名/発表者名
      中根大介、西坂崇之
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 58 ページ: 207-208

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymmetric distribution of type IV pili triggered by directional light in unicellular cyanobacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Nakane Daisuke、Nishizaka Takayuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 114 号: 25 ページ: 6593-6598

    • DOI

      10.1073/pnas.1702395114

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unforeseen swimming and gliding mode of an insect gut symbiont, Burkholderia sp. RPE64, with wrapping of the flagella around its cell body2017

    • 著者名/発表者名
      Kinosita Yoshiaki、Kikuchi Yoshitomo、Mikami Nagisa、Nakane Daisuke、Nishizaka Takayuki
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 12 号: 3 ページ: 838-848

    • DOI

      10.1038/s41396-017-0010-z

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymmetric distribution of type IV pili triggered by directional light in unicellular cyanobacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane and Takayuki Nishizaka
    • 雑誌名

      Asymmetric distribution of type IV pili triggered by directional light in unicellular cyanobacteria

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chemotaxis without conventional two-component system, based on cell polarity and aerobic conditions in helicity-switching swimming of Spiroplasma eriocheiris2017

    • 著者名/発表者名
      Liu P, Zheng H, Meng Q, Terahara N, Gu W, Wang S, Zhao G, Nakane D, Wang W, Miyata M
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 8 ページ: 58-58

    • DOI

      10.3389/fmicb.2017.00058

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct observation of rotation and steps of the archaellum in the swimming halophilic archaeon Halobacterium salinarum2016

    • 著者名/発表者名
      Kinosita, Y. Uchida, N. Nakane, D. Nishizaka, T.
    • 雑誌名

      Nat Microbiol

      巻: 1 号: 11 ページ: 16148-16148

    • DOI

      10.1038/nmicrobiol.2016.148

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Directed binding of gliding bacterium, Mycoplasma mobile, shown by detachment force and bond lifetime2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka A, Nakane D, Mizutani M, Nishizaka T, Miyata M
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 7 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1128/mbio.00455-16

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Molecular speedometer for gliding motility of Mycoplasma pneumoniae2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane, Kohki Murata, Tsuyoshi Kenri, Keigo Shibayama, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      Bacterial Locomotion and Signal Transduction XV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小さなバクテリアがもつ分子速度計2019

    • 著者名/発表者名
      中根大介、村田幸樹、見理 剛、柴山恵吾、西坂崇之
    • 学会等名
      2018年度 べん毛交流会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Asymmetric distribution of type IV pili triggered2019

    • 著者名/発表者名
      Nakane D, Nishizaka T
    • 学会等名
      The 43rd Indian Biophysical Society Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular speedometer for gliding motility of Mycoplasma pneumoniae2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane, Kohki Murata, Tsuyoshi Kenri, Keigo Shibayama, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      The 7th Meeting of the Asian Organization for Mycoplasmology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ラン藻はスパイダーマン? 糸の伸縮で動く仕組み2018

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 学会等名
      ラン藻ゲノム交流会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular speedometer for gliding motility of Mycoplasma pneumoniae2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane, Kohki Murata, Tsuyoshi Kenri, Keigo Shibayama, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      22nd Congress of the International Organization for Mycoplasmology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the torque generated by the archaellar rotary motor in microscopic detail2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Iwata, Yoshiaki Kinosita, Daisuke Nakane, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      10th ASIAN SYMPOSIUM on MICROBIAL ECOLOGY
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シアノバクテリアはスパイダーマン?糸の伸縮で動く仕組み2018

    • 著者名/発表者名
      中根大介、西坂崇之
    • 学会等名
      細菌学若手コロッセウム in OKAYAMA2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Artificial polarity-reversal of bacterial magnetic compass2018

    • 著者名/発表者名
      Iwata S, K'zoo S, Nakane D, Fukumori Y, Taoka A, Nishizka T
    • 学会等名
      The 6th International Meeting on Magnetotactic Bacteria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tiny Spider-ManBacteria pulling fibers2018

    • 著者名/発表者名
      Nakane D, Nishizaka T
    • 学会等名
      第56 回 日本物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Collective motion of gliding Flavobacteria exhibits unforeseen vortex lattice and dynamic plate with rotation2018

    • 著者名/発表者名
      Nakane D, Odaka S, Suzuki K, Nishizaka T
    • 学会等名
      第56 回 日本物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 70℃で動くスパイダーマン: 高度好熱菌 IV型線毛の動態計測2018

    • 著者名/発表者名
      中根大介,玉腰雅忠,西坂崇之
    • 学会等名
      第17回微生物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小さなバクテリアがもつ分子速度計2018

    • 著者名/発表者名
      中根大介、村田幸樹、見理 剛、柴山恵吾、西坂崇之
    • 学会等名
      生体エネルギー研究会 第44回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Direct visualization of Type IV pilus retraction at 70°C2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane, Masatada Tamakoshi, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      Gordon Conference (Sensory transduction in microorganisms)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Type IV pilus dynamics in response to directional light2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke NAKANE, Takayuki NISHIZAKA
    • 学会等名
      Gordon Conference (Photosensory Receptors and Signal Transduction)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bacterial motility on surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke NAKANE
    • 学会等名
      第91回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric distribution of type IV pili triggered by directional light in unicellular cyanobacteria2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke NAKANE, Takayuki NISHIZAKA
    • 学会等名
      第91回 日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 這う バクテリア Move?2017

    • 著者名/発表者名
      中根大介
    • 学会等名
      第90回 日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Distribution of Type IV Pili Triggered by Directional Light in Unicellular Cyanobacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      Bacterial Flagella, Injectisomes and Type III Secretion Systems
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2017-03-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所的な光照射により誘起されるスピロプラズマのらせん変化2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤竜朗、Wen Wang、中根大介、西坂崇之
    • 学会等名
      2017年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2017-01-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Asymmetric distribution of type IV pili triggered by directional light in unicellular cyanobacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke NAKANE, Takayuki NISHIZAKA
    • 学会等名
      第55回 日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermus thermophilusの表面運動とIV型線毛のダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      中根大介、玉腰雅忠、西坂崇之
    • 学会等名
      第18回 極限環境生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] こいつ… 動くぞ 「ひっぱる、ねじる、はう」 バクテリア2017

    • 著者名/発表者名
      中根大介、西坂崇之
    • 学会等名
      ComBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膜デバイス解剖の技術開発とバクテリア運動への応用2017

    • 著者名/発表者名
      中根大介,西坂崇之
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会 第43回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光刺激によりシアノバクテリアのIV型線毛は非対称に伸長する2016

    • 著者名/発表者名
      中根大介、西坂崇之
    • 学会等名
      第42回 生体エネルギー研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of Type IV pili controlled by light direction in unicellular cyanobacteria2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakane and Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      第54回 日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reversal motion of Spiroplasma induced by partial illumination2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Itou, Daisuke Nakane, Wen Wang and Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      第54回 日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Unitary steps of supramolecular-motility machineries in gliding bacteria and swimming archaea2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kinosita, Nakane Daisuke, Nariya Uchida, Makoto Miyata, Takayuki Nishizaka
    • 学会等名
      第54回 日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Visualization of flagellar rotation during magnetotactic motility using Magnetospirillum magneticum AMB-12016

    • 著者名/発表者名
      S. Kawamura, Y. Takaoka, A. Taoka, D. Nakane, T. Nishizaka, Y. Fukumori
    • 学会等名
      Magnetotactic bacteria: 5th international meeting
    • 発表場所
      Marseille (France)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarity of bacterial nano-compass reversed by magnetic tweezers2016

    • 著者名/発表者名
      S. K’zoo, D. Nakane, Y. Fukumori, A. Taoka, and T. Nishizaka
    • 学会等名
      Magnetotactic bacteria: 5th international meeting
    • 発表場所
      Marseille (France)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バクテリアがもつナノサイズのコンパスの極性を逆転させる2016

    • 著者名/発表者名
      葛生祥平、中根大介、福森義宏、田岡東、西坂崇之
    • 学会等名
      第10回 細菌学若手コロッセウム
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 理学部物理学科 中根 大介助教の研究が米国科学アカデミー紀要において、原著論文として発表されました。

    • URL

      http://www.univ.gakushuin.ac.jp/news/2017/0606.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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