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2016 年度 実績報告書

チューブリンアイソタイプの網羅的機能解析によるマルチ-チューブリン仮説の検証

研究課題

研究課題/領域番号 15H04369
研究機関東北大学

研究代表者

杉本 亜砂子  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (80281715)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードC.elegans / 微小管 / チューブリンアイソタイプ
研究実績の概要

I.線虫α-、β-チューブリンアイソタイプの網羅的な発現・機能解析: 昨年度に引き続き、各チューブリンアイソタイプ遺伝子について、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を用いて遺伝子破壊株、および、GFP/mCherry標識株を作製した。α-チューブリン、β-チューブリンアイソタイプ破壊株・標識株をそれぞれ5遺伝子、5遺伝子について得たので、得られた遺伝子破壊株について、胚発生・孵化後発生・運動能力に着目して表現型解析を行った。GFP/mCherry標識株を用いて、各チューブリンアイソタイプの発現時期・発現組織・細胞内局在を高分解能スピニングディスク型共焦点顕微鏡によって解析した。その結果、TBB-1, TBB-2, TBA-1, TBA-2は多様な組織で発現していたが、MEC-12、MEC-7、TBA-4は特異的な神経細胞で、また、TBA-7は腸で発現していることが示された。
II. 線虫チューブリンアイソタイプ間の互換性解析による『マルチ-チューブリン仮説』の検証: 初期胚で発現しているTBB-1, TBB-2, TBA-1, TBA-2について、蛍光標識株を用いて、それぞれの分裂期微小管(動原体微小管、星状体微小管、中央紡錘体)への取り込まれ方に相違点がないか否かを高分解能ライブイメージングによって解析した。また、各チューブリンアイソタイプの発現量・比率を変化させた場合に、微小管動態に変化が生じるかを、伸長する微小管プラス末端に結合するGFP::EB1マーカーのライブイメージングによって定量的に解析した。以上の解析により、それぞれのアイソタイプが微小管動態の多様性に寄与していることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

15種類のチューブリンアイソタイプのうち、10種類について遺伝子機能破壊株および蛍光タンパク質標識株を作成し、順調に解析を進めている。チューブリンアイソタイプの発現量・発現部位操作についても、実験手法を確立したので、継続的に解析を進める予定である。

今後の研究の推進方策

I.線虫α-、β-チューブリンアイソタイプの網羅的な発現・機能解析: 引き続き、各チューブリンアイソタイプ遺伝子について、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を用いて遺伝子破壊株、および、GFP/mCherry標識株を作製する。28年度までにα-チューブリン、β-チューブリンアイソタイプ破壊株・標識株をそれぞれ5遺伝子、5遺伝子について得たので、29年度は残りのα-チューブリン4遺伝子、β-チューブリン1遺伝子について破壊株・標識株の構築を行う。得られた株を用いて、表現型解析および発現時期・発現組織・細胞内局在解析を行う。同一細胞で複数のアイソタイプが発現されている場合には、細胞内局在部位の違いについても着目して解析を行う。
II. 線虫チューブリンアイソタイプ間の互換性解析による『マルチ-チューブリン仮説』の検証: 各チューブリンアイソタイプを異所的に発現させた場合に、微小管動態に変化が生じるかを、伸長する微小管プラス末端に結合するGFP::EB1マーカーのライブイメージングによって定量的に解析する。とくに神経特異的に発現しているアイソタイプを初期胚で強制発現した場合の微小管動態に着目して解析する。以上の解析により、チューブリンアイソタイプの微小管動態の多様性への寄与を体系的に明らかにする。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Tubulin isotype substitution revealed that isotype composition modulates microtubule dynamics in C. elegans embryos.2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Honda, Kenta Tsuchiya, Eisuke Sumiyoshi, Nami Haruta, Asako Sugimoto
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 130 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1242/jcs.200923

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] CRISPR-Cas9システムを用いた線虫C.elegans中心体タンパク質SPD-5のin vivoドメイン解析2016

    • 著者名/発表者名
      狩野ひかる
    • 学会等名
      第39回分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] Distinct contribution of different tubulin isotypes to microtubule dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Asako Sugimoto
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 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 – 2016-11-27
  • [学会発表] 線虫C. elegansにおけるチューブリンアイソタイプの発現パターンおよび機能の網羅的解析2016

    • 著者名/発表者名
      土屋賢汰、本多優、杉本亜砂子
    • 学会等名
      第68回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-06-15 – 2016-06-17
  • [学会発表] Distinct microtubule behaviors in zygotes of Caenorhabditis elegans and Pristionchus pacificus2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Namai, Asako Sugimoto
    • 学会等名
      Evolutionary biology of Caenorhabditis and other nematodes
    • 発表場所
      コールド・スプリング・ハーバー、アメリカ
    • 年月日
      2016-04-01 – 2016-04-02
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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