繊毛波打ち運動を制御するダイニン分子による力伝達機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25650048
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 豊島 陽子 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40158043)
• 研究分担者: 矢島 潤一郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00453499)
• 研究協力者: 須河 光弘 ; 小林 琢也 ; 市川 宗厳 ; 山口 真 ; 斎藤 慧 ; 小礒 由里加
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 繊毛運動 / 軸糸 / 微小管 / ダイニン / 基底小体 / 繊毛打運動 / テトラヒメナ / 軸糸ダイニン / テトラヒメナ組換え体 / 遺伝子導入 / 3次元位置計測

研究成果の概要

繊毛虫テトラヒメナの繊毛一本の波打運動を３次元空間でイメージングできる顕微計測システムを確立し、一本の繊毛の運動の軌跡を定量した。繊毛内のダイニンやダイニン結合タンパク質、繊毛が細胞体から生える起点となる基底小体関連タンパク質に、それぞれGFPが融合したタンパク質の遺伝子をテトラヒメナ内に形質転換して発現する方法を確立し、繊毛打運動に関与するタンパク質に自在に変異の導入が可能となった。本研究の結果より、軸糸内のダイニン分子の活性に応じた繊毛打運動の応答を定量でき、繊毛波打ち運動システムにおけるダイニン分子の機能が定量できるようになった。

研究成果

• [雑誌論文] Axonemal dynein light chain-1 locates at the microtubule-binding domain of the γ heavy chain. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa M, Saito K, Yanagisawa HA, Yagi T, Kamiya R, Yamaguchi S, Yajima J, Kushida Y, Nakano K, Numata O and Toyoshima YY.
  • 雑誌名: Molicular Biology of the Cell 巻: 26 号: 23 ページ: 4236-47
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-05-0289
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] α- and β-tubulin lattice arrangement of the axonemal microtubule doublet and binding proteins revealed by single particle cryo-electron microscopy and tomography. (2015)
  • 著者名/発表者名: Maheshwari, A., Obbineni, J. M., Bui, K. H., Shibata, K., Toyoshima Y. Y. & Ishikawa, T.
  • 雑誌名: Structure 巻: 23 号: 9 ページ: 1584-1595
  • DOI: 10.1016/j.str.2015.06.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 細胞質ダイニンの運動制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鳥澤嵩征、古田健也、豊島陽子
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 55 号: 3 ページ: 127-132
  • DOI: 10.2142/biophys.55.127
  • NAID: 130005072019
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Torque Generation by Axonemal Outer-Arm Dynein (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin Yamaguchi, Kei Saito, Miki Sutoh, Takayuki Nishizaka, Yoko Y Toyoshima, Junichiro Yajima
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 108 号: 4 ページ: 872-879
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.12.038
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sea lily muscle lacks a troponin-regulatory system but contains paramyosin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Obinata T, Amemiya S, Takai R, Ichikawa M, Toyosima YY, Sato N
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 31 号: 3 ページ: 122-128
  • DOI: 10.2108/zsj.31.122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring Collective Transport by Defined Numbers of Processive and Nonprocessive Kinesin Motors (2013)
  • 著者名/発表者名: 古田 健也, 古田 茜, 豊島 陽子, 網野 美紗子, 大岩 和弘, 小嶋 寛明
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A ( 米国科学アカデミー紀要) 巻: 110(2) 号: 2 ページ: 501-6
  • DOI: 10.1073/pnas.1201390110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Ring-Shaped Microtubule Assemblies through Active Self-Organization on Dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito, Arif Md Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Takayuki Torisawa, Yoko Toyoshima, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 46 号: 4 ページ: 220-225
  • DOI: 10.1038/pj.2013.89
  • NAID: 120005515308
  • 査読あり
• [学会発表] Axonemal Dynein Light Chain-1 Locates at the Microtubule Binding Domain of the γ Heavy Chain (2015)
  • 著者名/発表者名: Muneyoshi Ichikawa M., Saito K., Yanagisawa H., Yagi, T., Kamiya, R., Yamaguchi S., Yajima, J., Kushida Y., Nakano, K., Numata, O. and Toyoshima, Y. Y.
  • 学会等名: 第５３回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Off-axis motion of yeast cytoplasmic dynein takes a biased random walk (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugawa, M., Yamaguchi, S., Takagi, H., Shibata, K., Toyoshima, Y. Y., Yajima, J.
  • 学会等名: 第５３回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Dynactin is a biphasic regulator to promote and inhibit dynein motility (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Miyashita, K., Kajita, H., Saito, K., Murayama, T., Toyoshima, Y. Y.
  • 学会等名: 第５３回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Torque generation by axonemal outer-arm dynein (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin Yamaguchi, Kei saito, Miki Sutoh, Takayuki Nishizaka, Yoko Y Toyoshima, Junichiro Yajima
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [学会発表] LC1 binds to the stalk of the outer arm dynein (2014)
  • 著者名/発表者名: Muneyoshi Ichikawa, kei Saito, Haru-aki Yanagisawa, Toshiki Yagi, Ritsu Kamiya, Yasuhar Kushida, Kentaro Nakano, Osamu Numata, Yoko Y. Toyoshima
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [学会発表] New Folding Pattern of p150 and “antenna” for dynein binding (2014)
  • 著者名/発表者名: Kei Saito, Takashi Murayama, Tomonori Hata, Takuya Kobayashi, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Self-regulation of cytoplasmic dynein through its unconventional force response. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Torisawa, Ken’ya Furuta, Akane Furuta, Muneyoshi Ichikawa, Kei Saito, Kazuhiro Oiwa, Hiroaki Kojima, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] The mechanism of determining the directionality of Ncd (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Yamagishi, Yoko Toyoshima, Junichiro Yajima
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Torque generation of axonemal outer arm dyneins (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin Yamaguchi, Kei Saito, Miki Sutoh, Takayuki Nishizaka, Yoko Y Toyoshima, Junichiro Yajima,
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Autoinhibition and synergistid activation of cytoplasmic dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Torisawa, Ken’ya Furuta, Akane Furuta, Muneyoshi Ichikawa, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、京都国際会議場
• [学会発表] Regulatory mechanism of mictrotubule –based molecular motors by Bicaudal-D2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kobayashi, Akira Hanashima, Yoko Toyoshima, Takashi Murayama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、京都国際会議場
• [学会発表] Molecular architecture of dynactin p150 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Saito, Takashi Murayama, Tomonori Hata, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、京都国際会議場
• [学会発表] Subunit structure of Tetrahymena outer dynein arm complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Muneyoshi Ichikawa, Yasuharu Kushida, Kentaro Nakano, Osamu Numata, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、京都国際会議場
• [学会発表] Torque generation by axonemal outer-arm dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin Yamaguchi, Yoko Toyoshima, Junichiro Yajima
  • 学会等名: International Workshop Dynein2013
  • 発表場所: 兵庫県、神戸オルビスホール
  • 招待講演
• [学会発表] Submolecular structure of cytoplasmic dynein tail and dynactin sidearm. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Saito, Yuta Watahabe, Muneyoshi Ichikawa, Tomonori Hata, Takuya Kobayashi, Takashi Murayama, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: International Workshop Dynein2013
  • 発表場所: 兵庫県、神戸オルビスホール
  • 招待講演
• [学会発表] Self-regulation of cytoplasmic dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken’ya Furuta, Takayuyki Torisawa, Akane Furuta, Muneyoshi Ichikawa, Kei Saito, Kazuhiro Oiwa, Hiroaki Kojima, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: International Workshop Dynein2013
  • 発表場所: 兵庫県、神戸オルビスホール
  • 招待講演
• [学会発表] Self-regulation of cytoplasmic dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken'ya Furuta, Takayuki Torisawa, Akane Furuta, Muneyoshi Ichikawa, Kei Saito, Kauzuhiro Oiwa, Hiroaki Kojima, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: American Society for Cell Biology 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [学会発表] Submolecular structure of dynactin sidearm: a new folding pattern of p150 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Saito, Tomonori Hata, Takuya Kobayashi, Takashi Murayama, Yoko Toyoshima
  • 学会等名: American Society for Cell Biology 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA