| 研究課題/領域番号 |
21K19220
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
宮崎 牧人 京都大学, 理学研究科, 特定准教授 (40609236)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | アクトミオシン / 光遺伝学 / 再構成 / 細胞運動 / 細胞分裂 / 細胞骨格 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物細胞にはアクチン細胞骨格が普遍的に存在し、その構造変化が様々な細胞機能を生み出している。アクチン細胞骨格を制御しているタンパク質群は同定が進んでいるが、どのような仕組みで細胞骨格の構造転移が引き起こされ、細胞機能を制御しているのか、その物理学的な理解は不充分である。そこで本研究では、最近急速に発展している光遺伝学の技術を応用し、制御タンパク質の活性を光で操作できるツールの開発を目的とする。制御タンパク質を光で操作できるようになれば、様々な細胞機能が制御される仕組みに迫れるだけでなく、細胞機能を光で操る技術は基礎生物学から再生医療まで多方面への応用展開が期待される。
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| 研究成果の概要 |
動物細胞には主にアクチン線維とミオシン分子モーターから構成されるアクチン細胞骨格が普遍的に存在しており、細胞運動・分裂・極性形成など、生命活動に本質的な機能を生み出している。分子生物学的研究からアクチン細胞骨格を制御しているタンパク質が特定されてきたが、それらのタンパク質が細胞骨格の構造転移を引き起こし、多種多様な細胞機能を制御している物理メカニズムはほとんど未解明である。そこで本研究では、近年急速に開発が進んでいる光遺伝学技術を用いて、アクチン重合反応を操作できるツールの開発を行ない、光刺激によって細胞内のアクチン重合反応を誘導することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アクチン細胞骨格は動物細胞に普遍的に存在する高次構造体であり、細胞運動・分裂・極性形成など、生命活動に本質的な機能を生み出している。光遺伝学の発展によって、さまざまな種類の光操作ツールが開発されつつあるが、アクチン細胞骨格を直接操作できる光操作ツールの開発はまだ発展途上である。そこで我々は、シンプルで拡張性の高い設計で、アクチン細胞骨格を直接制御できる光操作ツールのデザインを提案した。我々の研究を発展させることで、細胞機能や発生過程を光で操り、本来の機能を抑制したり、本来備わっていない機能を発現させたりすることが可能になれば、基礎生物学から再生医療まで多方面への応用展開が期待される。
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