新規クラミドモナス突然変異株を用いた中心子構築機構の解明

• 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: 25113503
• 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: 法政大学 (2014); 東京大学 (2013)
• 研究代表者: 広野 雅文 法政大学, 生命科学部, 教授 (10212177)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 細胞骨格・運動 / 微小管 / 基底小体

研究実績の概要

細胞内微小管構造の形成に重要な中心子は複雑で特徴的な構造をもつが、その構築と維持の分子機構はほとんどが未解明である。本研究では、中心子形成に異常をもつ新規クラミドモナス突然変異株の単離・解析によってこの機構の解明を目指した。平成25年度に単離した新規変異株bld13に続き、26年度ではbld13 の新規alleleを単離し、これら２つのbld13変異株（bld13-1, bld13-2）の解析を行った。その結果、以下のことが明らかになった。
１．これらの変異株は、中心子微小管が一部欠失する、中心子から伸長する微小管束の数と配向が異常になるといった、微小管構造と関係する表現型をもつことがわかった。
２．遺伝解析と全ゲノムシークエンスの結果、bld13はγ-tubulin遺伝子に生じた1アミノ酸置換の変異であることが判明した。しかし、意外なことにいずれの変異も大きなインパクトをもつアミノ酸置換ではなく、bld13-1ではThr→Ile、bld13-2ではGlu→Aspであった。
３．変異型γ-tubulin遺伝子を野生株に発現させたところ、変異型の表現型を示すことから、bld13は優性変異であることが分かった。このことは、γ-tubulinが他のタンパク質とともにリング状に会合して微小管重合活性を獲得することと関係があると推察された。
以上の解析により、中心子構造の構築にγ-tubulinに生じた変異が、中心子構造の構築に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Algal dual-specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase TAR1 regulates accumulation of triacylglycerol in nitrogen- or sulfur-deficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kajikawa, Yuri Sawaragi, Haruka Shinkawa, Takashi Yamano, Akira Ando, Misako Kato, Masafumi Hirono, Naoki Sato, Hideya Fukuzawa
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: - 号: 2 ページ: 752-764
  • DOI: 10.1104/pp.15.00319
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reduced tubulin polyglutamylation suppresses flagellar shortness in Chlamydomonas (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubo T, Hirono M, Aikawa T, Kamiya R, Witman G.B.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 26 号: 15 ページ: 2810-2822
  • DOI: 10.1091/mbc.e15-03-0182
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A conserved flagella-associated protein in Chlamydomonas, FAP234, is essential for axonemal localization of tubulin polyglutamylase TTLL9 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kubo T, Yanagisawa HA, Liu Z, Shibuya R, Hirono M, Kamiya R.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell. 巻: 25 号: 1 ページ: 107-117
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-07-0424
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FAP20 is an inner junction protein of doublet microtubules essential for both the planar asymmetrical waveform and stability of flagella in Chlamydomonas (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, H.A., Mathis, G., Oda, T., Hirono, M., Richey, E.A., Ishikawa, H., Marshall, W.F., Kikkawa, M., Qin, H.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 25 号: 9 ページ: 1472-1483
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-08-0464
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of novel high-CO2-requiring mutants of Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang, L., Yamano, T., Kajikawa, M., Hirono, M., Fukuzawa, H.
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 121 号: 2-3 ページ: 175-184
  • DOI: 10.1007/s11120-014-9983-x
  • NAID: 120005385881
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Space-dependent formation of central pair microtubules and their interactions with radial spokes (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, Y., Ariyoshi, T., Noga, A., Kamiya, R., and Hirono, M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 10 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0110513
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cartwheel assembly (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirono, M.
  • 雑誌名: Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 巻: 369 号: 1650 ページ: 20130458-20130458
  • DOI: 10.1098/rstb.2013.0458
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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
  • 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 motility (2013)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Simplest Multicellular Organism Unvailed. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoko Arakaki・Hiroko Kawai-Toyooka・Yuki Hamamura・Tetsuya Higashiyama・Akira Noga・Masafumi Hirono・Bradley J. S. C. Olson・Hisayoshi Nozaki.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 号: 12 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081641
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 中心子構造の構築におけるカートホイール蛋白質SAS-6の自己会合性の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 苗加 彰, Michel Steinmetz, Manuel Hilbert, 廣野 雅文
  • 学会等名: 日本原生生物学会
  • 発表場所: 宮城教育大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-11-01
• [学会発表] 鞭毛中心対微小管の普遍的構成蛋白質Pf32pのゼブラフィッシュにおける機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部耕太, 柳澤春明, 和田卓巳,小田賢幸,中村拓司,吉川雅英,武田洋幸,廣野雅文
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] 鞭毛の構造維持に異常を持つクラミドモナス突然変異株lpp1 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤美潮, 廣野雅文
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Pf32p, a novel central-pair-projection protein required for flagellar beating with a regular periodicity (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Wada, K. Abe, H. Yanagisawa, T. Oda, T. Nakamura, M. Kikkawa, and M. Hirono
  • 学会等名: 16th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: Asilomar, CA, USA
  • 年月日: 2014-06-08
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of synchronous flagellar beating by the central pair microtubule in Chlamydomonas (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, T., Abe, K., Nakamura, T., Yanagisawa H., and Hirono, M.
  • 学会等名: 第84回日本動物学会大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-09-26 – 2013-09-28
• [学会発表] 有性生殖過程の細胞骨格基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 廣野雅文
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会 シンポジウム”アルガルセックス：有性生殖と生活環制御が切り拓くバイオの新戦略”
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Novel features in formation and function of the "9+2" axoneme revealed by a basal-body-deficient mutant of Chlamydomonas (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirono, M.
  • 学会等名: The 25th CDB meeting "Centrosome and Cilia: from fertilization to cancer"
  • 発表場所: RIKEN CDB, Kobe, Japan
  • 年月日: 2013-06-17 – 2013-06-18