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鞭毛の振動運動発現に至るダイニンの自律的複雑性の時空間的展開

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00752
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 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

真行寺 千佳子  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80125997)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード分子モーター / 生物物理 / タンパク質 / 細胞 / 運動
研究実績の概要

本研究では、真核生物鞭毛の振動運動に着目し、原生生物から哺乳類に至るまで保存されている「9+2構造」の軸糸において複雑な運動活性を生み出すモータータンパク質ダイニンの高度に組織化された制御機構の解明を目指した。具体的には、独自の手法で、ダイニン分子の昨日の自律性を保ったまま複雑性を捉え、さらに、このダイニン分子の自律的複雑が統合され、秩序系としての鞭毛の振動運動に至る時空間展開機構の理解を目指した。前年度及びその繰越の計画の実績によると、自律性を保ったまま複雑性を捉えるには、ダイニンと相互作用している微小管の挙動の解析がまず有用である。この系では、振動誘導は非常に難しいが、外部から当てた力学的変化に対するダイニンの応答を着実に捉えることができた。抽出精製したダイニンにより誘導される微小管の滑り運動に外部からの力学的変形が安定したシグナルとして作用しうることは驚きであった。もう一つの手法は、滑り運動が秩序だった振動運動として時空間制御される過程を詳しく解析することを目指したもので、膜除去後の精子を2.5 microM以下のATP条件下に置き力学的変形を与えて振動誘導条件を探索した。最終年度の最大の成果は、自律的運動が起こる域値濃度以下のATP下では、ATPによらず、力学的効果により振動が安定して起こるらしいことを見出した点にある。観察を行うチャンバーの底面からの距離を変えて鞭毛運動の変化を誘導できるかに挑戦した結果、表面張力の影響を受ける境界条件において、この現象が見られるらしいことがわかった。このことは、この条件以外の時には、振動の制御は、ATPに依存した、つまり微小管のすべり速度に依存した制御を受けていると考えられるが、この境界条件では力学的効果(物理的特性)が優位性を持つことを意味する。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Measuring the motile properties of single dynein molecules.2018

    • 著者名/発表者名
      Higuchi, H. and Shingyoji, C.
    • 雑誌名

      Handbook of Dynein” Edited by Keiko Hirose;Chapter 5, Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.),

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Regulation of dynein-driven ciliary and flagellar movement.2017

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C.
    • 雑誌名

      Dyneins; Structure, Biology and Disease (2nd ed.)”Edited by King, S. M.

      巻: 1 ページ: 337-367

    • DOI

      10.1016/b978-0-12-809471-6.00011-5

    • ISBN
      9780128094716
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of external strain on the regulation of microtubule sliding induced by outer arm dynein of sea urchin sperm flagella2017

    • 著者名/発表者名
      Yoke, H. and Shingyoji, C.
    • 雑誌名

      J. Exp. Biol.

      巻: 220 ページ: 1122-1134

    • DOI

      10.1242/jeb.147942

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Regulation of dynein activity in oscillatory movement of sperm flagella.2016

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C.
    • 雑誌名

      Muscle Contraction and Cell Motility: Fundamentals and Developments. Edited by Haruo Sugi. (Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.
)

      巻: なし ページ: 365-380

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Strain-dependent activation of dyneins underlying oscillatory bending movement in sea urchin sperm flagella2018

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C., Izawa, Y. and Yoke, H.
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions. Hamamatsu (TKP Hamamatsu Act Tower Conference Center)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strain-sensitive regulation of mechanical activities of dyneins underlying oscillatory movement of sperm flagella.2017

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C.
    • 学会等名
      Frontier Biooorganization Forum 2017: Dynamical ordering and integrated functions of biomolecular systems, 2017. 4. 24-4. 26. Taipei (Institute of Biological Chemistry, Academia Sinica)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanical activity of dynein and its dynamical regulation underlying oscillatory movement of sperm flagella.2017

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C.
    • 学会等名
      International Workshop Dynein 2017. Hyogo (Awaji Yumebutai International Conference Center)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effects of mechanical deformation on the velocity of microtubule sliding movement induced by isolated outer arm dynein of sea urchin sperm flagella.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, T. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      International Workshop Dynein 2017. Hyogo (Awaji Yumebutai International Conference Center)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effects of external strain on the regulation of microtubule sliding induced by outer arm dynein of sea urchin sperm flagella.2017

    • 著者名/発表者名
      Yoke, H. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      International Workshop Dynein 2017. Hyogo (Awaji Yumebutai International Conference Center)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical ordering of flagellar responses under mechanical deformation in demembranated motionless sea urchin sperm at low ATP.2017

    • 著者名/発表者名
      Izawa, Y. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      International Workshop Dynein 2017. Hyogo (Awaji Yumebutai International Conference Center)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ウニ精子の運動性とカルシウム制御に関与する脂質ラフトの挙動2017

    • 著者名/発表者名
      中野 泉, 鈴木健一, 楠見明弘, 真行寺千佳子
    • 学会等名
      日本動物学会第88回大会,富山,2017年 9月21-23日.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Roles of plasma membrane modification in the regulation of intracellular calcium in sea urchin spermatozoa.2017

    • 著者名/発表者名
      Izumi Nakano, Yuichi Inoue, Takeru Kanazawa, Chihiro Sato, Ken Kitajima, Kenichi Suzuki, Akihiko Kusumi, Chikako Shingyoji.
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effects of mechanical deformation on the sliding velocity of microtubules interacted with outer arm dyneins of sea urchin sperm flagella.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, T. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Light-induced calcium-dependent flagellar response of sperm in the presence of pyrenebutyrate.2017

    • 著者名/発表者名
      J. Jirakulsomchok, Izumi Nakano, Chikako Shingyoji.
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Critical conditions in inducing flagellar responses by mechanical deformation in demembranated motionless sea urchin sperm at low ATP.2017

    • 著者名/発表者名
      Izawa, Y. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical activity of dynein and its dynamical regulation underlying oscillatory movement of sperm flagella.2017

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C., Yoke, H. and Izawa, Y.
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Factors important for mechanical deformation induced cyclical bending in motionless sea urchin sperm flagella at low ATP concentrations.2016

    • 著者名/発表者名
      Izawa, Y. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology and The 87th Meeting of Zoological Society of Japan, Okinawa
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effects of mechanical deformation on the velocity of microtubule gliding movement induced by isolated outer arm dynein of sea urchin sperm flagella.2016

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, T. and Shingyoji, C.
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology and The 87th Meeting of Zoological Society of Japan, Okinawa
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Strain-sensitive regulation of mechanical activities of dyneins underlying oscillatory movement of sperm flagella.2016

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, H. Yoke, I. Nakano, Y. Inoue, H. Higuchi.
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology and The 87th Meeting of Zoological Society of Japan, Okinawa
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Novel Method to Induce Light-controlled Calcium-dependent Flagellar Responses in the Presence of Pyrenebutyrate in Sea Urchin Sperm.2016

    • 著者名/発表者名
      Jirakulsomchok,J, I. Nakano, C. Shingyoji.
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology and The 87th Meeting of Zoological Society of Japan, Okinawa
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic roles of plasma membrane protein in the regulation of intracellular calcium in sea urchin spermatozoa.2016

    • 著者名/発表者名
      I. Nakano, Y. Inoue, T. Kanazawa, C. Sato, K. Kitajima, C. Shingyoji.
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology and The 87th Meeting of Zoological Society of Japan, Okinawa
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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