自己組織的構成法による真核生物鞭毛の運動機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26440089
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 大岩 和弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 主管研究員 (10211096)
• 研究協力者: 桐間 惇也 ; 白髪 美咲
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ダイニン / 鞭毛運動 / 再構成実験系 / 自己組織化 / 鞭毛・繊毛運動 / 試験管内再構成実験 / 鞭毛・繊毛 / 細胞運動

研究成果の概要

医学的重要性が高まっている真核生物の繊毛・鞭毛の構造・機能・制御について、これまで研究代表者が進めてきた「構成要素に分解してその特性を調べる要素還元型研究」に加えて、「特性を明らかにした機能要素を順次組み上げていく構成生物学的研究手法による試験管内での鞭毛運動の再現」を行い、機能要素が自己組織的・協働的に構造化して、滑りと屈曲という機能を創出する鞭毛運動のモデルシステムを作り上げ、いくつかの力学パラメータを決定した。

研究成果

• [雑誌論文] Creating biomolecular motors based on dynein and actin-binding proteins. (2017)
  • 著者名/発表者名: Furuta, A., Amino, M., Yoshio, M., Oiwa, K., Kojima, H., and Furuta, K.
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 12 号: 3 ページ: 233-237
  • DOI: 10.1038/nnano.2016.238
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Katanin p80, NuMA and cytoplasmic dynein cooperate to control microtubule dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: Mingyue Jin, Oz Pomp, Tomoyasu Shinoda, Shiori Toba, Takayuki Torisawa, Ken’ya Furuta, Kazuhiro Oiwa, Takuo Yasunaga, Daiju Kitagawa, Shigeru Matsumura, Takaki Miyata, Thong Teck Tan, Bruno Reversade & Shinji Hirotsune
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 39902-39902
  • DOI: 10.1038/srep39902
  • NAID: 120005997787
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spontaneous Formation of a Globally Connected Contractile Network in a Microtubule-Motor System (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Torisawa, Daisuke Taniguchi, Shuji Ishihara, Kazuhiro Oiwa
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 111 号: 2 ページ: 373-385
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2016.06.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-Ray Fiber Diffraction Recordings from Oriented Demembranated Chlamydomonas Flagellar Axonemes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toba S, Iwamoto H, Kamimura S, Oiwa K
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 108 号: 12 ページ: 2843-2853
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.04.039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autoinhibition and cooperative activation mechanisms of cytoplasmic dynein (2014)
  • 著者名/発表者名: Torisawa, T., Ichikawa, M., Furuta, A., Saito, K., Oiwa, K., Kojima, H., Toyoshima, Y. Y. and Furuta, K.
  • 雑誌名: Nature Cell Biol 巻: 16 号: 11 ページ: 1118-1118
  • DOI: 10.1038/ncb3048
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Reconstitution of eukaryotic flagellar axonemes by the bottom-up strategy (2017)
  • 著者名/発表者名: Misaki Shiraga, Junya Kirima, Hiroaki Kojima, Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: Biophysical Society 61st Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, Louisiana, USA
  • 年月日: 2017-02-11
  • 国際学会
• [学会発表] Functional reconstitution of flagellar axonemes by self-organization of microtubules, dynein docking complex and outer arm dyneins (2016)
  • 著者名/発表者名: Misaki Shiraga, Junya Kirima, & Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: 日本生物物理学会第54回年会
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県、 つくば市
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] X-ray fiber diffraction study on structural dynamics of flagellar axonemes of Chlamydomonas (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa, Hiroyuki Iwamoto, Junya Kirima, Yu Yamano
  • 学会等名: 日本生物物理学会第54回年会
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県、 つくば市
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Structure and dynamics of flagellar axonemes studied with synchrotron radiation X-ray diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: 87th Meeting of the Zoological Society of Japan
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター、沖縄県、宜野湾市
  • 年月日: 2016-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Motility and regulation of dyneins studied by means of the bottom-up strategy (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: 4th Kanazawa Bio-AFM Workshop 2016
  • 発表場所: KKRホテル金沢、石川県、金沢市
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Soft matters containing nanometer-scale protein motors and micrometer-scale protein filaments spontaneously generate various types of large-scale active pattern (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: 公益社団法人 日本化学会コロイドおよび界面化学部会 第67回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 北海道教育大学旭川校、 北海道、 旭川市
  • 年月日: 2016-09-22
  • 招待講演
• [学会発表] Spontaneous Formation of a Globally Connected Contractile Network in a Microtubule-Motor System (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Muscle & Molecular Motors)
  • 発表場所: West Dover, VT, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Soft matters containing self-propelled nanometer and micrometer-scale particles spontaneously generate large-scale mechanical network (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: THERMEC'2016: 9th International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
  • 発表場所: Graz, Austria
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Storage and Abrupt Release of Elastic Energy in the Microtubule-EG5 Network. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Torisawa, Daisuke Taniguchi, Shuji Ishihara, and Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: Biophysical Society 60th Annual Meeting
  • 発表場所: Los Angeles, CA USA
  • 年月日: 2016-02-13
  • 国際学会
• [学会発表] Storage and abrupt release of elastic energy in the microtubule network being contractile by kinesin Eg5 (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Torisawa, Daisuke Taniguchi, Shuji Ishihara, and Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: 55th American Society for Cell Biology, Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2015-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic Alignment and Millimeter-scale Vortex Formation of Microtubules Driven by Different Types of Dynein (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: 9th EAI International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies
  • 発表場所: Columbia University, New York, USA
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 生き物を知り、生き物に学び、生き物を使う －バイオに学ぶICT－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岩和弘
  • 学会等名: （公財）新潟工学振興会 平成27年度 技術講演会
  • 発表場所: 新潟大学工学部 （新潟県新潟市西区五十嵐）
  • 年月日: 2015-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Polar or nematic motion of collective microtubules driven by dyneins (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki, Kanatani, Takayuki Torisawa, Hiroaki Kojima, Kazuhiro Oiwa
  • 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 （石川県金沢市角間町）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Reconstruction of flagellar motility by the bottom up strategy (2015)
  • 著者名/発表者名: Junya Kirima, Misaki Shiraga, Kazuhiro Oiwa
  • 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 （石川県金沢市角間町）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] A regulation factor responsible for switching waveform of Chlamydomonas flagella (2015)
  • 著者名/発表者名: Junya Kirima, Misaki Shiraga, Hiroaki Kojima, Kazuhiro Oiwa
  • 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 （石川県金沢市角間町）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 真核生物鞭毛の運動機構解明に向けたボトムアップ的アプローチ (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岩和弘
  • 学会等名: 分子ロボティックス研究会
  • 発表場所: 石川四高記念文化交流館（石川県金沢市広坂）
  • 年月日: 2015-07-24
  • 招待講演
• [学会発表] 真核生物鞭毛の運動機構解明に向けたボトムアップ的アプローチ (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岩和弘
  • 学会等名: 分子システム研究会
  • 発表場所: 理化学研究所 和光市
  • 年月日: 2015-02-24 – 2015-02-25
  • 招待講演
• [学会発表] Emergence of large-scale vortices of microtubules collectively driven by axonemal dyneins (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanatani and Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: Biophysical Society 59th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA
  • 年月日: 2015-02-07 – 2015-02-11
• [学会発表] Auto-Regulated and Cooperative Activity of Dyneins in Axonemes and Cytoplasm. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Oiwa
  • 学会等名: Gordon Research Conferences Muscle & Molecular Motors
  • 発表場所: West Dover VT USA
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] 生体高分子の自己組織化能を用いた機能体の構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大岩和弘
  • 学会等名: 第４回バイオテンプレート研究会講演会(JST-ERATO共催)
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山
  • 年月日: 2014-04-18
  • 招待講演
• [備考] 情報通信研究機構 フロンティア創造総合研究室 生体物性プロジェクト
  • URL: http://www2.nict.go.jp/frontier/seitai/
• [備考] Google Scholar Citation Kazuhiro Oiwa
  • URL: https://scholar.google.com/citations?user=LT6CPrAAAAAJ&hl=en
• [備考] 情報通信研究機構 NICTフェロー紹介
  • URL: http://www.nict.go.jp/about/fellowmember.html
• [備考] 情報通信研究機構 未来ICT研究所 生体物性グループ
  • URL: http://www2.nict.go.jp/advanced_ict/bio/w131102/
• [備考] 情報通信研究機構 未来ICT研究所 生体物性グループ
  • URL: http://www2.nict.go.jp/advanced_ict/bio/w131102/index.htm