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分子モーターKIF1Aの疾患変異を手がかりとした軸索輸送メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03247
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44010:細胞生物学関連
研究機関東北大学

研究代表者

丹羽 伸介  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (30714985)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード軸索輸送 / KIF1A / シナプス小胞 / キネシン / UNC-104 / 線虫 / シナプス / KAND / 神経 / 神経疾患
研究開始時の研究の概要

KIF1Aは神経細胞内の物質輸送を担うモータータンパク質である。KIF1Aの遺伝子変異は運動神経の異常、感覚神経障害、自閉症などの様々な病気の原因となる。KIF1A遺伝子の変異の位置によってこれらの様々な疾患が引き起こされる原因は明らかになっていない。この研究では神経細胞や脳神経の病気のモデル生物として広く用いられている線虫を用いることでこの問いの答えを明らかにする。

研究成果の概要

近年、ゲノムシークエンスが容易になり弧発性の先天性神経疾患においてもKIF1Aの変異の報告が相次いだ。私たちは1分子レベルの分子モーターの運動解析の手法と、線虫Caenorhabditis elegansを利用してKIF1A関連神経疾患を解析し、この疾患の発症の分子メカニズムを解明すると共に、軸索輸送の分子メカニズムに関する新たな知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

軸索輸送は神経機能の維持に重要な役割を持っている。軸索輸送の異常はアルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症などの様々な疾患の原因となっている。また、近年では老化によって軸索輸送の量が減ることが老化による神経機能の低下に関係しているとも言われている。この研究では軸索輸送を担うモータータンパク質の異常が引き起こす疾患について解析を行い、その原因を解明した。本研究の成果は軸索輸送の異常が原因で起こる他の神経疾患のメカニズムの解明にもつながると期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学デイビス校(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学デイビス校(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Insight into the regulation of axonal transport from the study of KIF1A-associated neurological disorder2023

    • 著者名/発表者名
      Chiba Kyoko、Kita Tomoki、Anazawa Yuzu、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 136 号: 5

    • DOI

      10.1242/jcs.260742

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analyzing the Impact of Gene Mutations on Axonal Transport in Caenorhabditis Elegans2022

    • 著者名/発表者名
      Anazawa Yuzu、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: - ページ: 465-479

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1990-2_25

    • ISBN
      9781071619896, 9781071619902
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An ALS‐associated KIF5A mutant forms oligomers and aggregates and induces neuronal toxicity2022

    • 著者名/発表者名
      Nakano Juri、Chiba Kyoko、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 27 号: 6 ページ: 421-435

    • DOI

      10.1111/gtc.12936

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synergistic autoinhibition and activation mechanisms control kinesin-1 motor activity2022

    • 著者名/発表者名
      Chiba Kyoko、Ori-McKenney Kassandra M.、Niwa Shinsuke、McKenney Richard J.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 39 号: 9 ページ: 110900-110900

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.110900

    • 関連する報告書
      2022 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] CAMSAP2 organizes a γ-tubulin-independent microtubule nucleation centre through phase separation2022

    • 著者名/発表者名
      Imasaki T et al.,
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11

    • DOI

      10.7554/elife.77365

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] De novo mutations in KIF1A-associated neuronal disorder (KAND) dominant-negatively inhibit motor activity and axonal transport of synaptic vesicle precursors2022

    • 著者名/発表者名
      Anazawa Yuzu、Kita Tomoki、Iguchi Rei、Hayashi Kumiko、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 32

    • DOI

      10.1073/pnas.2113795119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural model of microtubule dynamics inhibition by kinesin-4 from the crystal structure of KLP-12 ?tubulin complex2022

    • 著者名/発表者名
      Taguchi S et al.,
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11

    • DOI

      10.7554/elife.77877

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynein intermediate chains DYCI‐1 and WDR‐60 have specific functions in Caenorhabditis elegans2022

    • 著者名/発表者名
      Higashida Maki、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 28 号: 2 ページ: 97-110

    • DOI

      10.1111/gtc.12996

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neural and behavioral control in Caenorhabditis elegans by a yellow-light?activatable caged compound2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hironori、Kamiya Mako、Kawatani Minoru、Umezawa Keitaro、Ukita Yoshiaki、Niwa Shinsuke、Oda Toshiyuki、Urano Yasuteru
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 6

    • DOI

      10.1073/pnas.2009634118

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A highly conserved 310 helix within the kinesin motor domain is critical for kinesin function and human health2021

    • 著者名/発表者名
      Lam Aileen J.、Rao Lu、Anazawa Yuzu、Okada Kyoko、Chiba Kyoko、Dacy Mariah、Niwa Shinsuke、Gennerich Arne、Nowakowski Dan W.、McKenney Richard J.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 18

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf1002

    • 関連する報告書
      2021 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] Effects of dynein inhibitor on the number of motor proteins transporting synaptic cargos2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kumiko、Miyamoto Miki G.、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: - 号: 9 ページ: 1605-1614

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2021.02.018

    • 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] A Combinatorial MAP Code Dictates Polarized Microtubule Transport2020

    • 著者名/発表者名
      Monroy Brigette Y.、Tan Tracy C.、Oclaman Janah May、Han Jisoo S.、Sim? Sergi、Niwa Shinsuke、Nowakowski Dan W.、McKenney Richard J.、Ori-McKenney Kassandra M.
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 53 号: 1 ページ: 60-72.e4

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2020.01.029

    • 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] What is the temperature of a cell?2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kumiko、Hasegawa Shin、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Europhysics News

      巻: 51 号: 5 ページ: 48-50

    • DOI

      10.1051/epn/2020510

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] KIF5A遺伝子の変異がALSを引き起こすメカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      丹羽伸介
    • 学会等名
      日本解剖学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] De novo mutations in KIF1A-associated neuronal disorder (KAND) dominant-negatively inhibit motor activity and axonal transport of synaptic vesicle precursors.2021

    • 著者名/発表者名
      Yuzu Anazawa, Kita Tomoki, Hayashi Kumiko, Niwa Shinsuke
    • 学会等名
      Cell BIo virtual 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線虫遺伝学と1分子計測の融合アプローチによるオルガネラ局在機構の研究2021

    • 著者名/発表者名
      丹羽伸介
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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