タンパク質の拡散運動が細胞内構造体により抑制されることで創生する機能に関する研究

• 研究課題/領域番号: 16K14704
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 徳樂 清孝 室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (00332106)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: タンパク質 / 拡散運動 / 自己集合 / 細胞骨格 / 微小管 / アクチン / 細胞膜 / アミロイド / 拡散 / 自己組織化

研究成果の概要

本研究では、生体内と同様にタンパク質分子の拡散運動が空間的に制限される条件下でお互いにどのように相互作用し、機能発現するのか解析した。F-アクチンに対して高い親和性を持つMAP2やMAP4はF-アクチン共存下で微小管重合促進活性が亢進されたが、F-アクチンに対する親和性が低いtauの微小管重合促進活性は亢進されなかった。また、アミロイドβの凝集を量子ドットを用いてリアルタイムイメージングした結果、培養細胞共存下で凝集が促進される様子が観察された。以上の結果は、F-アクチンや細胞膜との相互作用によるタンパク質分子の拡散運動の抑制がタンパク質の機能発現に大きく影響することを示唆した。

研究成果

• [雑誌論文] Unidirectional growth of heavy meromyosin (HMM) clusters along actin filaments revealed by real-time fluorescence microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Rika Hirakawa, Yusuke Nishikawa, Taro Q.P. Uyeda, Kiyotaka Tokuraku
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 74 号: 12 ページ: 482-489
  • DOI: 10.1002/cm.21408
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-activity relations of rosmarinic acid derivatives for the amyloid beta aggregation inhibition and antioxidant properties (2017)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Riho, Hatayama Koki, Takahashi Tomohito, Hayashi Takafumi, Sato Yuki, Sato Daisuke, Ohta Kiminori, Nakano Hiroto, Seki Chigusa, Endo Yasuyuki, Tokuraku Kiyotaka, Uwai Koji
  • 雑誌名: EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY 巻: 138 ページ: 1066-1075
  • DOI: 10.1016/j.ejmech.2017.07.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutually exclusive cooperative binding of myosin and cofilin to actin filaments involves cooperative conformational changes of actin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ngo KX, Umeki N, Kijima ST, Kodera N, Ueno H, Furutani-Umezu N, Nakajima J, Noguchi TQP, Nagasaki A, Tokuraku K, Uyeda TQP
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 35449-35449
  • DOI: 10.1038/srep35449
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Analysis of the mechanical properties of MAPs-bound microtubules using fluorescence microscope and mechanical chamber (2018)
  • 著者名/発表者名: Miki Tamura, Kazufumi Matsui, Miyuki Siga, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Susumu Kotani, Kiyotaka Tokuraku
  • 学会等名: Joint Seminar on Environmental Science and Disaster Mitigation Research 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 微小管結合蛋白質が関与したF-アクチン－微小管相互作用による細胞突起形成機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 志賀美由貴、松井一史、齋藤翔馬、橋友理香、小谷享、徳楽清孝
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 兵庫県、神戸国際会議場
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] 蛍光顕微鏡及び高速AFMによるアクチンフィラメントとアクチン結合タンパク質の協同的結合の経時的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平川利佳、上野寛朗、古寺哲幸、上田太郎、徳楽清孝
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 兵庫県、神戸国際会議場
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] 微小管の物理的特性に与えるMAPsの影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村水季、松井一史、志賀美由貴、Kabir Arif Md. Rashedul、角五彰、小谷享、徳楽清孝
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Protein with tau-like repeats (PTL-1)と細胞骨格線維の相互作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井一史、田村水季、志賀美由貴、橋友理香、小谷享、徳楽清孝
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] 量子ドットナノプローブを用いたアミロイドβとPC12細胞の相互作用の観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下涼太、板田鉄平、上井幸司、徳楽清孝
  • 学会等名: 第69回日本生物工学会大会
• [学会発表] Rng2 influences cooperative binding of myosin and actin filament (2017)
  • 著者名/発表者名: Taiga Imai, Masak Takaine, Kentaro Nakano, Osamu Numata, Taro Q.P. Uyeda, Kiyotaka Tokuraku
  • 学会等名: Joint Seminar on Environmental Science and Disaster Mitigation Research 2017
  • 発表場所: 北海道、室蘭工業大学
  • 国際学会
• [学会発表] A comparison of interaction properties of mammalian Microtubule-associated- proteins (MAPs) and protein with tau-like repeats (PTL-1) for cytoskeletal filaments (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazufumi Matsui, Miyuki Shiga, Yurika Hashi, Susumu Kotani, Kiyotaka Tokuraku
  • 学会等名: Joint Seminar on Environmental Science and Disaster Mitigation Research 2017
  • 発表場所: 北海道、室蘭工業大学
  • 国際学会
• [学会発表] Rng2によるF-アクチンとミオシン間の協同的相互作用の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今井大河、高稲正勝、中野賢太郎、沼田治、上田太郎、徳楽清孝
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 茨城県、つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 蛍光顕微鏡および高速AFMによるミオシンとF-アクチン間の協同的結合の経時的観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平川利佳、上野寛朗、古寺哲幸、上田太郎、徳楽清孝
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 茨城県、つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] アクチンフィラメントの構造多型性：アクチン結合タンパク質の制御および細胞運動への寄与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、Kien Ngo、野口太郎、長崎晃、古寺哲幸、徳楽清孝
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 茨城県、つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] 線虫由来PTL-1（proteinwithtau-likerepeats）による微小管重合促進とF-アクチンの結合活性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井一史、志賀美由貴、橋友理香、小谷享、徳楽清孝
  • 学会等名: 日本動物学会第87回年会
  • 発表場所: 沖縄県、沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] 微小管結合蛋白質によるアクチンと微小管のクロスリンクとアクチンに沿った微小管の形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 志賀美由貴、松井一史、小谷享、徳楽清孝
  • 学会等名: 日本動物学会第87回年会
  • 発表場所: 沖縄県、沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] Real-time observation of cooperative binding between actin-binding proteins and F-actin (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirakawa, R., Ueno, H., Kodera, N., Uyeda, Q.P.T., Tokuraku, K.
  • 学会等名: The 7th Forum on Studies of Environmental and Public Health Issues in the Asian mega-Cities
  • 発表場所: 北海道、室蘭工業大学
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of actin filaments-microtubule interaction by microtubule-associated proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Shiga, Kazufumi Matsui, Susumu Kotani, Kiyotaka Tokuraku
  • 学会等名: The 7th Forum on Studies of Environmental and Public Health Issues in the Asian mega-Cities
  • 発表場所: 北海道、室蘭工業大学
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会