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水和状態の変化に伴う鞭毛外腕ダイニンモーターの活性変調

公募研究

研究領域水を主役としたATPエネルギー変換
研究課題/領域番号 23118706
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 複合領域
研究機関東京大学

研究代表者

八木 俊樹  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40292833)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード水和 / 鞭毛・繊毛 / ダイニン / 微小管 / 軸糸 / 鞭毛 / ATP
研究概要

真核生物の繊毛運動の基礎はモーター蛋白質・ダイニンによる微小管の滑り運動である。ダイニンの活性は繊毛の中心構造(中心小管・スポーク)により制御されると考えられているが、その機構の詳細はわかっていない。繊毛中心構造を欠失したクラミドモナス変異株は屈曲運動できないが、最近私たちは、繊毛蛋白質の水和状態を変化させるとその変異株に屈曲運動が誘導されることを見出した。私たちは、屈曲開始には適切な大きさの軸糸直径が重要であるとする仮説を提出している。すなわち、繊毛中心構造を欠失すると軸糸直径が変調されて屈曲運動が生じないが、水和状態を変化させると変異株の直径が野生株並みに回復して屈曲運動が誘導されると考えた。本研究では、この仮説を検証するために、屈曲の開始前後にそのような軸糸直径変化が生じるかをX線繊維回折により調べた。その結果、 変異株の直径はATP 存在下に野生株に比べて 2-3 nm 小さいこと、変異株の屈曲誘導条件では直径が 1 nm 程度広がることがわかった。一方、ダイニン制御複合体(DRC) と呼ばれる構造の欠損株では ATP 存在下に野生株よりも直径が 3-4 nm 大きく、中心構造欠失株とは逆の変化を示すことも明らかとなった。DRC 変異株はサプレッサー変異株と呼ばれるものの一つであり、中心構造欠失株との二重変異株では繊毛の運動性が回復する。運動能をもつ二重変異株の軸糸直径を測定したところ、直径は中心構造欠失株のものよりも大きく野生株と同程度であることが分かった。以上の結果は、屈曲運動の開始には最適なダイニン・微小管相互作用距離(直径)があることを強く示唆している。DRC は軸糸微小管同士をつなぐ架橋因子であることが電子顕微鏡による解析から示唆されている。DRC は軸糸直径を縮める機能をもち、繊毛中心構造と拮抗してダイニン・微小管相互作用を制御しているものと考えられた。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Mechanosignaling between central apparatus and radial spokes controls axonemal dynein activity.2014

    • 著者名/発表者名
      Oda T, Yanagisawa H, Yagi T, Kikkawa M.
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 204 号: 5 ページ: 807-819

    • DOI

      10.1083/jcb.201312014

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TTC26/DYF13 is an intraflagellar transport protein required for transport of motility-related proteins into flagella.2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa H, Ide T, Yagi T, Jiang X, Hirono M, Sasaki H, Yanagisawa H, Wemmer KA, Stainier DY, Qin H, Kamiya R, Marshall WF.
    • 雑誌名

      Elife.

      巻: 3 ページ: 1-24

    • DOI

      10.7554/elife.01566

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The MIA complex is a conserved and novel dynein regulator essential for normal ciliary motility2013

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto,R. et al.
    • 雑誌名

      J.Cell Biol.

      巻: 201 号: 2 ページ: 263-278

    • DOI

      10.1083/jcb.201211048

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of the outer-inner dynein linker as a hub controller for axonemal dynein activities.2013

    • 著者名/発表者名
      Oda T, Yagi T., H. Yanagisawa, Kikkawa M.
    • 雑誌名

      Curr. Biol.

      巻: 23 号: 8 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.cub.2013.03.028

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ishikawa T. Molecular architecture of the whole Chlamydomonas axoneme reveals high degrees of polarity and asymmetry in the arrangements of dynein and related structures.2012

    • 著者名/発表者名
      Bui KH, Yagi T, Yamamoto R, Kamiya R
    • 雑誌名

      J Cell Biol.

      巻: 198 号: 5 ページ: 913-25

    • DOI

      10.1083/jcb.201201120

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tubulin polyglutamylation regulates flagellar motility by controiling a specific inner-arm dynein that interacts with the dynein regulatory complex2012

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kubo, Toshiki Yagi, Ritsu Kamiya
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 69 号: 12 ページ: 1059-1068

    • DOI

      10.1002/cm.21075

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cilia dysmotility and left-right axis defects due to mutations in axonemal dynein assembly factor PF22 (DNAAF3) in primaryciliary dyskinesia.2012

    • 著者名/発表者名
      Mitchison HM, Schmidts Metal
    • 雑誌名

      Nature Genetics

      巻: 44 号: 4 ページ: 381-9

    • DOI

      10.1038/ng.1106

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A unified taxonomy for ciliary dyneins.2011

    • 著者名/発表者名
      Hom EFY, Witman GB, Harris EH, Dutcher SK, Kamiya R., Mitchell DR, Pazour GJ, Porter ME, Sale WS, Wirchell M., Yagi T., King SM.
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 68 号: 10 ページ: 555-65

    • DOI

      10.1002/cm.20533

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Regulation of dynein motor activity through the change of axoneme diameter2013

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Yagi, Yusuke Fujita, Masayoshi Nishiyama, Shinji Kamimura, and Hiroyuki Iwamoto
    • 学会等名
      Internatinal Wrokshop: Dynein 2013
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鞭毛中心構造による軸糸直径調節を通じたダイニンの活性制御機構2013

    • 著者名/発表者名
      八木 俊樹, 藤田 洋介, 上村 慎治, 岩本 裕之
    • 学会等名
      日本生物物理学会第51回大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Protein complex required for the formation of microtubule square lattice in green tree frog sperm2012

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Yagi, Toshie Takahashi, Hiroshi Kubota, Masahide Kikkawa
    • 学会等名
      日本細胞生物学会第64回大会
    • 発表場所
      神戸国際会館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Resurrection of flagellar bending movements in chlamydomonas paralyzed mutants at high pressure2012

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Yagi, Masayoshi Nishiyama
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Communication between Flagellar Outer and Inner Dynein Arms2011

    • 著者名/発表者名
      Oda T., Yagi T., Kikkawa M.
    • 学会等名
      ASCB annual meeting
    • 発表場所
      Denver, Cololado, USA
    • 年月日
      2011-12-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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