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新規繊毛ダイニン前集合複合体の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K06622
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44010:細胞生物学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

山本 遼介  大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (10743114)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード繊毛 / ダイニン / 細胞質内組み立て / 構築 / クラミドモナス / 表現型 / 前集合 / 組み立て / 繊毛異常 / pre-assembly / Crisper / 変異株 / 運動性 / 前集合 (pre-assembly) / MOT48 / FBB6B
研究開始時の研究の概要

運動性繊毛の流麗な波動は、モータータンパク質・繊毛ダイニンにより駆動される。繊毛ダイニンは、繊毛内に運び込まれる前に細胞質内において各種サブユニットから組み立てられることが分かっており、このプロセスは前集合と呼ばれる。繊毛ダイニン前集合の異常は、ヒトにおいて水頭症/左右軸逆位/気管支炎/不妊等を含む人体疾患を引き起こす。しかしながら、繊毛ダイニン前集合の詳しい分子機構は明らかになっておらず、関与するとして報告された因子も限られている。本研究では、繊毛ダイニン前集合機構に必須と考えられる新規繊毛ダイニン前集合複合体の分子機能探索を通して、謎の多い繊毛ダイニン前集合の分子機構の一端に迫りたい。

研究実績の概要

本年度は、昨年度までに引き続き、「細胞質内における繊毛ダイニン組み立て」への関与が示されている繊毛ダイニン構築因子、並びにその因子候補複数種についての生化学的/生理学的な解析を行った。まず、既に構造学的な解析を終了している繊毛ダイニン構築因子1種については、国際学術誌への論文投稿を行った。その後、査読者らに追加実験と改訂を求められたため、当該因子の具体的な繊毛ダイニン構築への寄与についての研究を継続して行った。この追加実験は現在も遂行中であり、来年度中には論文の再投稿を目指したいと考えている。また、我々の研究室で同定している2種の繊毛ダイニン構築因子候補については、それらのクラミドモナス変異株の運動表現型の取り纏めを継続した。更に、別種の繊毛ダイニン構築因子1種については、そのクラミドモナス変異株が「繊毛収縮/吸収」には大きな影響を持たないものの、「繊毛伸長」に特に大きな欠陥を持つことを見出した。現在、当該変異株が、何故繊毛伸長に特に大きな欠損を持つのか、その分子基盤を調査中である。これらの成果に加え、我々の研究室で樹立した変異株を含めた、複数のクラミドモナス繊毛ダイニン構築異常株の粘性条件下における遊泳表現型を纏めた学術論文を公刊した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

我々の研究室において現在までに同定した複数種の繊毛ダイニン構築因子/構築因子候補について、生化学的/生理学的な解析を継続して行った。これらの因子を欠損するクラミドモナス変異株は、「繊毛ダイニンの細胞質内における構築異常」に起因すると考えられる複数の興味深く特徴的な表現型を示すことが我々の解析より明らかになった。特に、「粘性条件下における運動性」「詳細な繊毛伸長速度」「繊毛ダイニン以外の繊毛構成物質」など、これまで我々の研究室ではあまり着目して来なかった項目に焦点を当てて解析を行うことで、繊毛ダイニン構築異常株はこれらの事項にも特徴的な表現型を持つことが明らかになった。来年度は、構造解析を既に終えている繊毛ダイニン構築因子1種について、現在改訂中の論文の再投稿と受理を目指したい。また、その他の繊毛ダイニン構築因子/構築因子候補についても、随時論文化を進めたいと考えている。

今後の研究の推進方策

来年度は、現在国際学術誌に投稿中であり、査読者に追加実験と改訂を求められている論文の公刊を目指す。また、本年度我々の研究室で観察された、繊毛ダイニン構築異常株における複数の興味深い表現型についても、その分子基盤を詳細に探ろうと考えている。加えて、「組み立てられる部品の1種」として現在まで解析を継続してきた繊毛ダイニン中間鎖の1種についても、現在論文を執筆中であり、来年度中には投稿と公刊を目指したい。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2021 2020 その他

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

  • [国際共同研究] コネチカット大学 健康センター/ジョージア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] パウル・シェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 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/ジョージア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] パウル・シェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] パウル・シェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [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)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Functional and structural significance of the inner‐arm‐dynein subspecies d in ciliary motility2024

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamoto, Takahide Kon
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: N/A 号: 11 ページ: 569-577

    • DOI

      10.1002/cm.21828

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chlamydomonas dynein-preassembly-deficient mutants exhibit characteristic ciliary responses to viscous media2024

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamoto, Yu Kitamura, Takahide Kon
    • 雑誌名

      microPublication Biology

      巻: N/A

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Composition and function of ciliary inner‐dynein‐arm subunits studied in Chlamydomonas reinhardtii2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamoto, Juyeon Hwang, Takashi Ishikawa, Takahide Kon, Winfield S. Sale
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 78 号: 3 ページ: 77-96

    • DOI

      10.1002/cm.21662

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 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 dynein2020

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 繊毛微小管内部タンパク質Rib43aは正常な繊毛運動と繊毛軸糸の物理的安定性に重要である2024

    • 著者名/発表者名
      丹羽蘭丸, 山本遼介, 今井洋, 柴小菊, 八木俊樹, 稲葉一男, 昆隆英
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 繊毛ダイニン・細胞質ダイニン・IFTダイニンの構造的共通性と多様性2024

    • 著者名/発表者名
      雷宜慈, 今井洋, 山本遼介, 下理恵子, 宮田知子, 梶村直子, 八木俊樹, 上村慎治, 光岡薫, 難波啓一, 昆隆英
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子顕微鏡単粒子解析法による繊毛ダイニン新規構造の解明2023

    • 著者名/発表者名
      雷 宜慈, 今井 洋, 山本 遼介, 重兼 拓実, 下 理恵子, 上村 慎治, 八木 俊樹, 梶村 直子, 光岡 薫, 昆 隆英
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ネガティブ染色電子顕微鏡法により明らかにされた繊毛ダイニンの新規構造2021

    • 著者名/発表者名
      雷宜慈, 今井洋, 山本遼介, 下理恵子, 上村慎治, 八木俊樹, 梶村直子, 廣瀬未果, 加藤貴之, 光岡薫, 昆隆英
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第59回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] The Chlamydomonas Sourcebook (3rd edition). Chapter 5; "Axonemal dynein preassembly".2023

    • 著者名/発表者名
      David R. Mitchell, Ryosuke Yamamoto
    • 総ページ数
      470
    • 出版者
      Academic Press/Elsevier
    • ISBN
      9780128225080
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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