| 研究領域 | 発動分子科学：エネルギー変換が拓く自律的機能の設計 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00386
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
矢島 潤一郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00453499)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | モータータンパク質 / キネシン / ミオシン / 細胞骨格 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞骨格依存性リニアモータータンパク質が、細胞骨格のあらゆる表面上を前後左右方向に移動する分子機構、細胞骨格を切断する分子機構は明らかになっていない。そこで、リニアモータータンパク質の前後・左右への運動の分子機構を探り、リニアモーターを回転モーターや切断モーターに作り変えることによって、モータータンパク質の運動がどういった原理から成立するのかを検証する。さらに、個々のモータータンパク質の運動機能が、他のタンパク質との相互作用を通じて、新たな高次の機能が創発される原理の解明に挑む。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、リニア分子モータータンパク質が細胞骨格上を前後・左右方向に移動する分子機構の解明を目指し、昨年度までに微小管―キネシン系において確立した細胞骨格の回転運動のイメージングシステムを、アクチンフィラメント依存性モータータンパク質であるアクチンーミオシン系の回転運動に対応できるように改良を進めた。ミオシンに関しては、脂質結合ドメインを尾部に有する単量体型ミオシンを用い、脂質展開膜上に固定し、細胞内と近い条件を実現した。蛍光色素が結合した膜構成分子の光褪色後蛍光回復法（FRAP）、及び、1分子イメージング法により、脂質展開膜の拡散係数を算出して流動性を評価し、脂質膜のコレステロール含量に流動性が依存することを確認した。流動性を変えた脂質展開膜上で単量体型ミオシンによってアクチンフィラメントを運動させ、アクチンフィラメントの動態を3次元空間で定量した結果、単量体型ミオシンにはアクチンフィラメントをコークスクリュー様に運動させる特性を有することが初めて見出された。微小管依存性キネシンやダイニンを含むリニアモータータンパク質の単頭体には、細胞骨格の長軸に対してトルクを発生させる特性が共通して存在し、細胞骨格のコークスクリュー様運動を引き起こすことが示された。さらに、単頭体型ミオシンは、アクチンフィラメントの切断活性も有することを見出した。ミオシンを固定する基盤の流動性が低い程、また、溶液中のATP濃度が低い程、アクチンフィラメントの切断活性が高かった。切断活性を有するモータータンパク質を設計する際の指針となり得る。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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