繊毛ダイニン前集合におけるMOT48分子の機能探索

• 研究課題/領域番号: 17K15117
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山本 遼介 大阪大学, 理学研究科, 助教 (10743114)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 繊毛 / 前集合 / pre-assembly / MOT48 / TWI1 / PF13 / ダイニン / Chlamydomonas / クラミドモナス / 運動性 / 繊毛ダイニン / ida10-2 / PIH1 / 運動性繊毛 / ida10 / 前集合 (pre-assembly) / 鞭毛

研究成果の概要

運動性繊毛は内部の巨大モータータンパク質複合体「繊毛ダイニン」により駆動される。繊毛ダイニンは細胞質内において各種サブユニットから組み立てられ、この機構は「前集合」と呼ばれている。繊毛ダイニン前集合の異常は人体疾患の引き金となるが、その詳細な分子機構には謎が多い。本研究では単細胞緑藻クラミドモナスの前集合異常株を用いて、繊毛ダイニン前集合の分子基盤の一端の解明を目指した。本研究により、クラミドモナスの3種の前集合因子(PF13/MOT48/TWI1)が組み立てる繊毛ダイニン分子種が明らかとなり、同時にこれら分子の前集合における機能には一定の冗長性と相補性が存在する可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

繊毛ダイニンの細胞質内における組み立て/折り畳み(前集合)異常は、左右軸逆位/気管支炎/不妊等を含む重篤な人体疾患の引き金となる。しかしながら、その重要性にも関わらず、繊毛ダイニン前集合機構の分子基盤には不明な点が多い。我々は、2本の運動性繊毛を持つ単細胞緑藻クラミドモナスの変異株を用いて、遺伝学的/生化学的/構造生物学的な手法により前集合の分子基盤の一端の解明に努めた。その結果、2種の新規前集合異常株(mot48-2及びtwi1株)の単離に成功し、複数種の繊毛ダイニン前集合因子(PF13/MOT48/TWI1)が具体的にどの繊毛ダイニン種の組み立て/折り畳みに関与するのかを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] エモリー大学/コネチカット大学 健康センター/SUNY アップステート・メディカル大学(米国)
• [国際共同研究] ポールシェラー研究所(スイス)
• [国際共同研究] University of Connecticut Health Center(米国)
• [国際共同研究] Paul Scherrer Institute(スイス)
• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所(スイス)
• [国際共同研究] コネチカット大学医学センター(米国)
• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所(スイス)
• [雑誌論文] A dynein-associated photoreceptor protein prevents ciliary acclimation to blue light (2021)
  • 著者名/発表者名: Kutomi O, Yamamoto R, Hirose K, Mizuno K, Nakagiri Y, , , , , , , Shibata D, Shibata M, Shiba K, Kita M, Kigoshi H, Tanaka Y, Yamasaki Y, Asahina Y, Song C, Nomura M, Nomura M, Nakajima A, Nakachi M, Yamada L, Nakazawa S, Sawada H, Murata K, Mitsuoka K, Ishikawa T, Wakabayashi K, Kon T, Inaba K
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 号: 9
  • DOI: 10.1126/sciadv.abf3621
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutations in PIH proteins MOT48, TWI1 and PF13 define common and unique steps for preassembly of each, different ciliary dynein (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Yamamoto, Shiho Yanagi, Masahito Nagao, Yuya Yamasaki, Yui Tanaka, Winfield S. Sale, Toshiki Yagi, Takahide Kon
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 16 号: 11 ページ: e1009126-e1009126
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009126
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Transport toward the center of the cell: structure & mechanism of microtubule-based systems [MOT7/DYBLUP, a novel dynein subunit with a BLUF domain]. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kon, Hiroshi Imai, Ryosuke Yamamoto
  • 学会等名: 台湾清華大学‐大阪大学 国際シンポジュウム (2021 NTHU-OU Virtual Symposium on Biological and Medical Sciences)
  • 国際学会
• [学会発表] クライオ電子線トモグラフィー法による光感受性ドメインを持つ新規ダイニン軽鎖局在決定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本遼介, 中桐侑平, 久冨理, 今井洋, Song Chihong, 村田和義, 光岡薫, 若林憲一, 石川尚, 稲葉一男, 昆隆英
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
• [学会発表] Structural/functional analyses on MOT7, a novel light chain of ciliary dynein f/I1. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Yamamoto, Yuuhei Nakagiri, Osamu Kutomi, Hiroshi Imai, Chihong Song, Kazuyoshi Murata, Ken-ichi Wakabayashi, Takashi Ishikawa, Kazuo Inaba, Takahide Kon
  • 学会等名: 第57回 日本生物物理学会 年会
• [学会発表] Cryo-electron tomography revealed localization of a novel ciliary dynein subunit, MOT7. (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Yamamoto, Y. Nakagiri, O. Kutomi, H. Imai, C. Song, K. Murata, K. Mitsuoka, K. Wakabayashi, T. Ishikawa, K. Inaba, T. Kon
  • 学会等名: 生理研研究会
• [備考] 光で繊毛運動を調節する新規タンパク質の発見
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20210302_2