| 研究課題/領域番号 |
21H02654
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分48010:解剖学関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
小田 賢幸 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (20569090)
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| 研究分担者 |
柳澤 春明 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (70466803)
新森 英之 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40311740)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | クライオ電子顕微鏡 / 繊毛 / ダイニン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞内には数千種類以上もタンパク質が混在しており、これらの分子が適切な場所で働くことで、生命活動が維持されている。そのために細胞には、タンパク質を識別し、正しいコンパートメントに局在させる「分子ソート機構」が存在する。人体に於いて器官形成や免疫、感覚など重要な生理機能を担っている繊毛はこのような細胞内コンパートメントの好例であり、繊毛の機能維持には繊毛タンパク質を正確にソートすることが必要であると考えられる。本研究では、繊毛をターゲットとした分子ソート機構が働いていると考えられる２つの繊毛基部構造に注目し、繊毛タンパク質が正しく組み上げられ、正しい場所に運ばれる分子メカニズムを解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究で注目する繊毛基部のタンパク質動態を研究するため、抗生物質ピューロマイシンの新たなペプチドへの取り込みを利用した表面感知翻訳（SUnSET）アッセイを開発した。pHショックによって鞭毛を失ったクラミドモナスは新たな鞭毛を再生するが、この過程で細胞は鞭毛タンパク質の合成を活発に行う。鞭毛喪失直後には、ピューロマイシンでラベルされたタンパク質が細胞質と新しく形成された鞭毛で劇的に増加し、新たに合成されたタンパク質は鞭毛の先端から軸糸に取り込まれていた。タンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドは、ピューロマイシンの細胞内および鞭毛内への組み込みをほぼ完全に阻害したが、鞭毛基部に蓄積している「鞭毛前駆体」タンパク質からの供給により自然長の半分まで鞭毛が再生した。一方、シクロヘキシミド耐性変異体act2は、シクロヘキシミドの存在下でもほぼ完全な長さの鞭毛を形成し、その中にピューロマイシンでラベルされたタンパク質を含んでいた。この結果はプレプリントとしてbioRxivに公開している。また、軸糸チューブリンの翻訳後修飾の機能を解析するために、CRISPR-Cas9法を用いてアルファチューブリンとベータチューブリンのカルボキシル基末端部（CTT）の遺伝子改変を行った。
アルファチューブリンCTTの4つのグルタミン酸残基をアラニンに置換した変異株は、ポリグルタミル化されたチューブリンがほとんどなく、繊毛が運動性を消失していることがわかった。一方で、ベータチューブリンCTTのグルタミン酸が豊富な領域を欠く変異株は、中心微小管を欠いた短い繊毛を形成した。この表現型は、kataninのサブユニットに変異を持つ変異株と類似しており、その機能がベータチューブリンCTTに依存することが示唆された。この結果はJournal of Cell Science誌に出版された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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