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リズミカルな鞭毛運動を誘起する分子マシナリの力学制御

研究課題

研究課題/領域番号 19H02566
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
研究機関近畿大学

研究代表者

西山 雅祥  近畿大学, 理工学部, 准教授 (10346075)

研究分担者 八木 俊樹  県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (40292833)
今井 洋  大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (60391869)
松浦 宏治  岡山理科大学, 工学部, 准教授 (70443223)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード鞭毛 / 高圧力顕微鏡 / 運動マシナリ / 分子操作 / ナノバイオ
研究開始時の研究の概要

精子は頭部から伸張させた長い鞭毛繊維を滑らかに振動させて卵子へと遊泳する。この精子鞭毛の振動現象は、ダイニンと微小管の滑り運動を起動力とし、それ以外の構造体は鞭毛全体が滑らかに動くようにサポートする働きがある。本研究課題では、高圧力下で見いだされた非運動性の鞭毛振動の動作機構を調べることで、精子鞭毛がどのような仕組みで駆動しているのか、また、どのようにすれば鞭毛運動を活性化できるのかを明らかにする研究に取り組む。

研究成果の概要

真核生物の鞭毛は滑らかな波打ち運動を生みだす運動器官であり, その運動は個体の生命活動に大きく貢献している。本研究では, 動物とほぼ同じ構造の鞭毛を使って泳ぐ単細胞生物「緑藻クラミドモナス」を調べた。鞭毛に欠陥があるため泳げない細胞に,深海6000メートル相当の静水圧をかけたところ,鞭毛を滑らかに動かして泳ぎ出す様子を観察できた。これは, 特殊な薬剤や遺伝子操作を使わない新しい細胞操作技術を創出できたことになる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトの体の中ではたらく繊毛や鞭毛が動かなくなると,「繊毛病」と呼ばれる病気の症状が現れる。例えば, 精子の鞭毛が動かなくなると不妊症になる。今回,調べた「緑藻クラミドモナス」は,ヒトの繊毛や鞭毛とほぼ同じ仕組みで動いている。今回, 明らかにした静水圧による鞭毛運動の活性化法を応用すれば,なんらかの理由で動かないヒトの鞭毛や繊毛の不調を回復させ,不妊治療などにつなげられる可能性が出てくる。

報告書

(3件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 温度変化によって生じる鞭毛軸糸の構造変化2021

    • 著者名/発表者名
      八木俊樹, 藤田洋介, 上村慎治, 岩本裕之
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA利用研究成果集

      巻: 9 号: 6 ページ: 375-379

    • DOI

      10.18957/rr.9.6.375

    • NAID

      130008112298

    • ISSN
      2187-6886
    • 年月日
      2021-10-29
    • 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
  • [雑誌論文] Pressure-induced changes on the morphology and gene expression in mammalian cells2021

    • 著者名/発表者名
      Okamoto K, Watanabe TM, Horie M, Nishiyama M, Harada Y, Fujita H
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 10 号: 7

    • DOI

      10.1242/bio.058544

    • 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
  • [雑誌論文] Glycine insertion modulates the fluorescence properties of <i>Aequorea victoria</i> green fluorescent protein and its variants in their ambient environment2021

    • 著者名/発表者名
      Morikawa TJ, Nishiyama M, Yoshizawa K, Fujita H, Watanabe TM
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 18 号: 0 ページ: 145-158

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v18.016

    • NAID

      130008054055

    • ISSN
      2189-4779
    • 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
  • [雑誌論文] 高圧力下で蘇る鞭毛運動2021

    • 著者名/発表者名
      八木俊樹, 西山雅祥
    • 雑誌名

      化学

      巻: 76 ページ: 41-45

    • NAID

      40022513900

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高圧力下での鞭毛運動の活性化イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      八木俊樹, 西山雅祥
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 31 号: 2 ページ: 66-73

    • DOI

      10.4131/jshpreview.31.66

    • NAID

      130008111013

    • ISSN
      0917-639X, 1348-1940
    • 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
  • [雑誌論文] High hydrostatic pressure induces vigorous flagellar beating in Chlamydomonas non-motile mutants lacking the central apparatus2020

    • 著者名/発表者名
      Yagi T. & Nishiyama M.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-58832-8

    • NAID

      120006799256

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Increased hydrostatic pressure induces nuclear translocation of DAF-16/FOXO in C.elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Naoshi、Morimatsu Masatoshi、Fujita Ayano、Teranishi Mika、Sudevan Surabhi、Watanabe Masaru、Iwasa Hiroaki、Hata Yutaka、Kagi Hiroyuki、Nishiyama Masayoshi、Naruse Keiji、Higashitani Atsushi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 523 号: 4 ページ: 853-858

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.01.047

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High pressure inhibits signaling protein binding to the flagellar motor and bacterial chemotaxis through enhanced hydration2020

    • 著者名/発表者名
      Hata H., Nishihara Y., Nishiyama M., Sowa Y., Kawagishi I. & Kitao A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 2351-2351

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59172-3

    • NAID

      120006811771

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Session 1SHA-control of biological functions with hydrostatic pressure stimulation.2020

    • 著者名/発表者名
      Hata H. & Nishiyama M.
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: - 号: 2 ページ: 269-270

    • DOI

      10.1007/s12551-020-00658-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of proteins under high pressure: Structure, function and thermodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Hata Hiroaki、Nishiyama Masayoshi、Kitao Akio
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      巻: 1864 号: 2 ページ: 129395-129395

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.07.004

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Pressure-induced changes on the morphology and gene expression in mammalian cells2022

    • 著者名/発表者名
      Okamoto K, Watanabe TM, Horie M, Nishiyama M, Harada Y, Fujita H
    • 学会等名
      66th Annual Meeting of Biophysical Society, USA
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel Chlamydomonas mutant harboring a point mutation in Intermediate Chain 2 of outer-arm dynein displays lowered motility2021

    • 著者名/発表者名
      Kondo Y, Ogawa T, Kanno E, Hirono M, Kato-Minoura T, Kamiya R, Yagi T
    • 学会等名
      Dynein 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クラミドモナスにおける軸糸ダイニンの活性調節2021

    • 著者名/発表者名
      近藤裕祐, 八木俊樹
    • 学会等名
      第92回 日本動物学会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] クラミドモナス鞭毛マイナーダイニンの解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐原歩奈, 小松大洋, 八木俊樹
    • 学会等名
      第92回 日本動物学会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of axonemal dynein motor activity in Chlamydomonas2021

    • 著者名/発表者名
      Kondo Y, Yagi T
    • 学会等名
      第59回 日本生物物理学会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Activation of the motility machineries using high-pressure techniques.2019

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      57th Annual Meeting of Biophysical Society of Japan(招待講演)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 静水圧を力学刺激とする生命操作技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      西山 雅祥
    • 学会等名
      日本メカノバイオロジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 失った細胞機能を水圧で再生

    • URL

      https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2020/02/019291.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 失った細胞機能を水圧で再生

    • URL

      https://www.pu-hiroshima.ac.jp/site/press-release/200206kenhiro-shobara.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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