| 研究課題/領域番号 |
21KK0125
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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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 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80436716)
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| 研究分担者 |
八木 俊樹 県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (40292833)
市川 宗厳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (80844662)
甲賀 栄貴 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (90909376)
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| 研究期間 (年度) |
2021-10-07 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 繊毛 / 鞭毛 / 中心対複合体 / クライオ電子顕微鏡法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
繊毛は下等真核生物の運動を駆動するだけでなく、ヒトにおいても気管内からウイルスなどの異物を除去するなど極めて重要な機能を担っている細胞小器官である。その中心部を構成する中心対複合体は多くのタンパク質から構成されているが、未だその構成タンパク質の同定は不十分で、かつ、中心対複合体の立体構造も高分解能では得られていない。そこで、国際共同研究として、クライオ電子顕微鏡法及びX線結晶構造解析を用いて中心対複合体の構造を高分解能で明らかにし、その繊毛の運動制御機構についても理解することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
真核生物の運動駆動装置である繊毛・鞭毛の中心には、屈曲運動を制御する中心対複合体が存在している。中心対複合体は多数のコンポーネントから構成されており、本研究では中心対複合体の構築や、その機能の詳細について明らかにすることを目指した。Bui研との国際共同研究にて、繊毛から微小管画分を精製し、クライオ電子顕微鏡法解析で撮像・構造解析を行うことで、中心対複合体の立体構造決定するために研究を進めた。さらなる高度な電子顕微鏡解析を推進するため、市川が海外出張を行い新たな国際共同研究を開始した。また、昨年度作成した中心対微小管タンパク質のクラミドモナス変異体を用いて、キネシンの局在と機能を解析した。ある変異株では、遊泳速度は野生株の８０％程度に低下していた。今後、運動性を詳細に検討する予定である。新たな展開として、共同研究により独自に開発したペプチド融合タンパク質を用いることで、細胞骨格の一種であるタンパク質ナノチューブ「微小管」からなる多様な超構造体を人工的に構築することに世界で初めて成功した。その超構造体とは、微小管内部に結合するTau由来ペプチドを四量体蛍光タンパク質Azami-Greenに連結することで、微小管内部への結合による微小管の極めて高い安定化と、外部への結合によるダブレットや分岐などの超構造体の形成を達成したものである。本成果は、微小管からなる分子ロボットなどのナノ材料としての応用や、繊毛・鞭毛の形成原理の解明につながると期待される。
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| 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
ペプチド融合タンパク質を用いた微小管「超」構造体の構築に初めて成功し、原著論文の発表とプレスリリースを行なった。また、海外出張を行い新たな国際共同研究を展開させることになった。よって、順調に学術研究が進展しており、当初の予定よりも国際的に本研究が展開しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、中心対複合体の構造解析をさらに進め、中心対複合体のモデルを構築していく。高純度で精製できた中心対複合体構成関連タンパク質については、微小管との結合実験を進め、詳細な結合様式を明らかにするとともに、複合体構造を、国際共同研究にて海外に出張しクライオ電子顕微鏡法を用いて解析していく。変異体クラミドモナスの遊泳については、特に鞭毛運動における役割を明らかにするために、その完全欠失株を作成しその運動性を解析する予定である。
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