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細胞内輸送方向を左右する細胞質ダイニン構造状態のライブイメージング

研究課題

研究課題/領域番号 18K06147
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関東京大学

研究代表者

島 知弘  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60631786)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード自己阻害 / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 細胞内輸送 / 運動活性制御 / AAA+ / モータータンパク質 / 微小管 / 細胞骨格 / 細胞骨格系モータータンパク質 / 自己制御 / ライブイメージング
研究成果の概要

真核生物内でおこる多くの生命機能にとって、細胞内で物質が正しい方向へ輸送されることは非常に重要である。そのために、微小管上においてそれぞれ逆方向への輸送を担っているキネシンと細胞質ダイニンの運動活性が適切に調節される必要がある。近年この分子機構として、ダイニン1 分子中に 2つ存在するモータードメインの配向が変化することによる活性調節モデルが提唱されたが直接的な検証は進んでいない。そこで、本研究ではモータードメイン間の距離・配向を蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)により計測する手法を構築し検証したところ、モータードメイン間の距離が時間変動しヌクレオチド状態にも依存することを示唆する結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

真核生物内でおこる多くの生命機能にとって、細胞内で物質が正しい方向へ輸送されることは非常に重要である。そのためには、微小管上においてそれぞれ逆方向への輸送を担っているキネシンと細胞質ダイニンの運動活性が適切に調節される必要がある。小胞の種類や輸送経路ごとに多種多様なキネシンが存在するのに対し、細胞質ダイニンは1種類でほぼすべての細胞質中での小胞輸送に対応しているため、細胞質ダイニンの活性調節が輸送方向決定の鍵を握ると考えられている。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Institut Jaques-Monod(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Institut Jacques-Monod(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Small stepping motion of processive dynein revealed by load-free high-speed single-particle tracking2020

    • 著者名/発表者名
      Ando J, Shima T, Kanazawa R, Shimo-Kon R, Nakamura A, Yamamoto M, Kon T, Iino R
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1080-1080

    • DOI

      10.1038/s41598-020-58070-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How Cytoplasmic Dynein Couples ATP Hydrolysis Cycle to Diverse Stepping Motions: Kinetic Modeling2020

    • 著者名/発表者名
      Kubo Shintaroh、Shima Tomohiro、Takada Shoji
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 118 号: 8 ページ: 1930-1945

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2020.03.012

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In Vitro Reconstitution of Dynein Force Exertion in a Bulk Viscous Medium2020

    • 著者名/発表者名
      Palenzuela Heliciane、Lacroix Benjamin、Salle Jeremy、Minami Katsuhiko、Shima Tomohiro、Jegou Antoine、Romet-Lemonne Guillaume、Minc Nicolas
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 30 号: 22 ページ: 4534-4540.e7

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.08.078

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Implementation of single molecule FRET for visualizing intramolecular movement in CRISPR-Cas92020

    • 著者名/発表者名
      Narita Haruka、Ebata Hiroshi、Sakai Karibu、Minami Katsuhiko、Uemura Sotaro、Shima Tomohiro
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 2020.04.13.039537 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1101/2020.04.13.039537

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] In Vitro Reconstitution of Dynein Force Exertion in Bulk Cytoplasm2020

    • 著者名/発表者名
      Palenzuela Heliciane、Lacroix Benjamin、Salle Jeremy、Minami Katsuhiko、Shima Tomohiro、Jegou Antoine、Romet-Lemonne Guillaume、Minc Nicolas
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 2020.05.06.081364

    • DOI

      10.1101/2020.05.06.081364

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Second harmonic generation polarization microscopy as a tool for protein structure analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneshiro Junichi、Okada Yasushi、Shima Tomohiro、Tsujii Mika、Imada Katsumi、Ichimura Taro、Watanabe Tomonobu M.
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 16 号: 0 ページ: 147-157

    • DOI

      10.2142/biophysico.16.0_147

    • NAID

      130007709947

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diverse stepping motions of cytoplasmic dynein revealed by kinetic modeling2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaroh Kubo, Tomohiro Shima, Shoji Takada
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 516179 ページ: 1-34

    • DOI

      10.1101/516179

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] A fast and fully automated HMM fitting algorithm enables accurate analysis of biophysical data with numerous states2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Hanjin、Shima Tomohiro、Uemura Sotaro
    • 学会等名
      65th Biophysical Society Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a new hidden Markov model fitting algorithm without predefinition of parameters for objective biophysical data analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Hanjin、Shima Tomohiro、Uemura Sotaro
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] N-terminal region of Drosophila Argonaute2 can form amyloid fibrils2020

    • 著者名/発表者名
      Narita Haruka, Kuwabara Makoto F., Komori Tomotaka, Murakami Ryo, Shima Tomohiro, Siomi Mikiko C., Uemura Sotaro
    • 学会等名
      第20回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] N- terminal region of Drosophila Argonaute2 can form amyloid fibrils2019

    • 著者名/発表者名
      成田 晴香、 桑原 誠、小森 智貴、 村上 僚、島 知弘、塩見 美喜子、上村 想太郎
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] N- terminal region of Drosophila Argonaute2 can form amyloid fibrils2019

    • 著者名/発表者名
      成田 晴香、 桑原 誠、小森 智貴、 村上 僚、島 知弘、塩見 美喜子、上村 想太郎
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Key residues on cytoplasmic dynein for asymmetric unbinding from microtubule2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaroh Kubo、Tomohiro Shima、Takahide Kon、Shoji Takada
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Synthesis of fluorescent ATP to elucidate coordination of multiple ATPase sites in cytoplasmic dynein2018

    • 著者名/発表者名
      Karibu Sakai, Tomotaka Komori, Tomohiro Shima, Sotaro Uemura
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-particle tracking of motor domain of a processive dynein at microsecond time resolution and nanometer localization precision2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Ando, Tomohiro Shima, Akihiko Nakamura, Akasit Visootsat, Mayuko Yamamoto, Takahide Kon, Ryota Iino
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Bi-pedal motions of cytoplasmic dynein via Markov state modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaroh Kubo, Tomohiro Shima, Shoji Takada
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Make Life Visible2020

    • 著者名/発表者名
      Shima Tomohiro、Uemura Sotaro
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      Springer, Singapore
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Make Life Visible2020

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Shima, Sotaro Uemura
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      Springer Singapore
    • ISBN
      9789811379079
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] Handbook of Dynein (Second Edition)2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Shima, Takahide Kon
    • 総ページ数
      420
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9789814800013
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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