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繊毛打3次元運動システムにおける軸糸ダイニンのトルク発生の役割

公募研究

研究領域シリア・中心体系による生体情報フローの制御
研究課題/領域番号 15H01204
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

豊島 陽子  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (40158043)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2015年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード繊毛運動 / ダイニン / 微小管 / 基底小体 / 3次元計測 / 生体分子 / 生理学 / 3次元計測
研究実績の概要

運動性繊毛の9+2構造と繊毛の根元付近にある基底小体構造は、原生動物から哺乳類に至るまで共通しており、真核細胞がつくりあげた細胞内運動器官として非常に複雑で精緻なものである。効果的に水流を引き起こすためには、9+2構造の縦列横列に多数配向しているダイニンが局所的に活性化され、繊毛内で周期的に伝播しているはずであるが、そのダイナミックな制御機構や繊毛打運動における基底小体の役割はわかっていない。これを明らかにするために、本研究では昨年度から開発を続けているテトラヒメナの繊毛打運動を3次元空間で計測する光学顕微システムにおいて、さらなる詳細な繊毛打運動の定量を行った。まず、繊毛にビーズを固定する条件を検討することで、効率よく繊毛をラベルすることが可能となり、1繊毛の運動計測が再現よく行えるようになった。繊毛打運動の観察には、ビーズの蛍光像のみを用いていたが、繊毛の位相差像を高速カメラによってイメージングすることにより、繊毛全体の形とビーズの3次元位置を同時に定量することができるようになった。さらに解析方法を改良し、周期的な繊毛打運動において、繊毛打運動速度にも周期性があることを明らかにした。加えて、繊毛と細胞体とをつなぐ領域にある基底小体微小管の配向を、光学顕微鏡によってダイニンやキネシンなどの微小管依存性モータータンパク質の運動計測によって決定し、基底小体に付属している構造体のかたちを電子顕微鏡による構造の解析により明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Torque Generation by Axonemal Outer-Arm Dynein2014

    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] IFT(繊毛内輸送)に関与する基底小体微小管の機能に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      小礒由里加、山口真、須河光弘、小林琢也、豊島陽子、矢島潤一郎
    • 学会等名
      2016年 米国細胞生物学会
    • 発表場所
      サンフランシスコ(米国)
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 基底小体微小管のIFT(繊毛内輸送)に関与する機能の研究2016

    • 著者名/発表者名
      基底小体微小管のIFT(繊毛内輸送)に関与する機能の研究
    • 学会等名
      第54回 日本生物物理学会
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Axonemal Dynein Light Chain-1 Locates at the Microtubule Binding Domain of the γ Heavy Chain2015

    • 著者名/発表者名
      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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Off-axis motion of yeast cytoplasmic dynein takes a biased random walk2015

    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 分裂期kinesin-6の運動特性に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      Yohei Maruyama, Akihiko Sato, Tim Davis, Toshihisa Osaki, Shin Yamaguchi, Shoji Takeuchi, Masanori Mishima, Junichiro Yajima
    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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