構成蛋白成分を交換した筋線維を用いた昆虫飛翔筋動作機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26440185
• 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: 動物生理・行動
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 岩本 裕之 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 特別研究員 (60176568)
• 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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 昆虫飛翔筋 / X線回折 / シンクロトロン放射光 / メカノセンシング

研究成果の概要

昆虫は最高で1秒に1000回も羽ばたくことができるが、これは昆虫の飛翔筋(羽ばたきに使われる筋肉)が高速振動できるからである。この飛翔筋の特性が、飛翔筋の構成タンパクのどれに由来するかを明らかにするため、飛翔筋の特定の構成タンパクを別の動物由来のものに交換する技術を開発した。今回、昆虫飛翔筋のアクチン繊維を抽出し、ウサギ骨格筋のアクチン繊維に置換することに成功した。X線回折法により、ウサギのアクチン繊維は筋線維内に正しい位置と向きで再生され、飛翔筋のミオシンと硬直複合体を形成できることが確認された。

研究成果

• [雑誌論文] The earliest molecular response to stretch of insect flight muscle as revealed by fast X-ray diffraction recording. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 42272-42272
  • DOI: 10.1038/srep42272
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray diffraction pattern from the flight muscle of Toxorhynchites towadensis reveals mosquito’s specific phylogenic position in Diptera. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 雑誌名: Zool. Lett. 巻: 1 号: 1 ページ: 24-24
  • DOI: 10.1186/s40851-015-0024-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray diffraction from flight muscle with a headless myosin mutation: implications for interpreting reflection patterns. (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H., Trombitas, K., Yagi, N., Suggs, J.A. and Bernstein, S.I.
  • 雑誌名: Front. Physiol. Striated Muscle Physiol. 巻: 5 ページ: 416-416
  • DOI: 10.3389/fphys.2014.00416
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] RECONSTRUCTION OF FUNCTIONAL INSECT FLIGHT MUSCLE FIBERS WITH RABBIT SKELETAL MUSCLE ACTIN (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 学会等名: Biophysical Society 61st Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans (USA)
  • 年月日: 2017-02-11
• [学会発表] 超音波を発生する昆虫の筋肉の構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之
  • 学会等名: 2017年 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] Reconstitution of functional insect flight- and rabbit skeletal hybrid muscle fibers as monitored by X-ray diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 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] シンクロトロン放射光X線の動物学への適用：昆虫飛翔筋の高速X線回折像記録 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之
  • 学会等名: 第22回国際動物学会・第87回日本動物学会 合同大会
  • 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: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] The timbal muscle of cicadas resembles flight muscle in structure and protein expression (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 学会等名: 第22回国際動物学会・第87回日本動物学会 合同大会
  • 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: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast X-ray diffraction movie from the flight muscle of alive bee during wing-beat. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 学会等名: 31st International Congress on High Speed Imaging and Photonics.
  • 発表場所: (Osaka, JAPAN)
  • 年月日: 2016-10-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高速X線回折ムービー記録による昆虫飛翔筋動作機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之
  • 学会等名: 第56回生物物理若手の会 夏の学校
  • 発表場所: 支笏湖ユースホステル(北海道千歳市)
  • 年月日: 2016-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] X線で探るセミの歌声の起源 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之
  • 学会等名: 2016年 生体運動合同班会議
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2016-01-08
• [学会発表] X-RAY DIFFRACTION FROM INSECT FLIGHT MUSCLE FIBERS WITH EXCHANGED CONTRACTILE PROTEINS (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H. and Yagi, N.
  • 学会等名: 59th Biophysical Society Meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2015-02-07 – 2015-02-11
• [学会発表] High‐speed in vivo X‐ray video recording from live bees (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 学会等名: Insect Muscle 2015: Biomedical and Biophysical Perspectives
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2015-02-06
• [学会発表] 羽ばたいている昆虫の飛翔筋分子ダイナミクスをX線で眺める (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之
  • 学会等名: 神戸大学 先端融合科学シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県、神戸市)
  • 年月日: 2015-01-19 – 2015-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] 日本最大の蚊、トワダオオカの飛翔筋線維のX線回折 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之・八木直人
  • 学会等名: 2015年 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 学習院大学(東京都、豊島区)
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [学会発表] X-ray diffraction from insect flight muscle with exchanged contractile proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之・八木直人
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道、札幌市)
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Molecular mechanism of action of insect flight muscle (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, H.
  • 学会等名: International Workshop for Diamond Researchers on ‘Three Dimensional Development of Lab-Exchange Type Biomedical Science Research Consortium’
  • 発表場所: 鴨川セミナーハウス(千葉県、鴨川市)
  • 年月日: 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 収縮蛋白を交換した昆虫飛翔筋線維のX線回折 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩本裕之・八木直人
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県、仙台市)
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [備考] 昆虫の羽ばたきを起こす筋肉内の分子変化の精密測定に成功（プレスリリース）
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2017/170208/