| 研究課題/領域番号 |
15K07031
|
|---|
| 研究機関 | 学習院大学 |
|---|
研究代表者 |
馬渕 一誠 学習院大学, 理学部, 研究員 (40012520)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 細胞質分裂 / 卵細胞抽出液 / アクチン / ミオシン / 細胞運動 |
|---|
| 研究実績の概要 |
アフリカツメガエルの分裂中期で停止中未の受精卵から抽出液を調製し、蛍光ラベルG－アクチンを少量加えた。この抽出液を任意のリン脂質を含むミネラルオイル中に分散させるとリン脂質膜で囲まれた細胞質小胞が形成される。この小胞のガラス表面付近でのアクチン動態を蛍光顕微鏡観察した。結果はリン脂質の種類によって異なった。リン脂質を加えない場合には短時間で細胞質中にアクチンフィラメントのネットワークが形成された。これらのアクチンはオイルと細胞質の境界から内部に向けてゆっくり移動していた（コントロール）。オイルに細胞膜内葉の成分であるホスファチジルセリン(PS)を加えた場合も同様の現象が見られたが、さらにホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP2)を加えると、昨年報告したようにX-bodyが形成され、アクチンのX-bodyに向かう速やかな流れが観察された。細胞膜外葉の成分であるホスファチジルコリン(PC)を加えた時はコントロールと同様だったがPIP2を追加するとX-bodyは形成されたが、アクチンの流れはPS+PIP2よりも遅かった。ホスファチジルエタノールアミン(PE)単独の場合はアクチンフィラメントが見られなかった。しかしPIP2を追加すると膜内側にアクチン層ができて、この層が収縮するという全く違う現象がみられた。PCは細胞膜外葉の成分なので議論の対象外と考えるが、PS+PIP2とPE+PIP2で見られた異なる現象は細胞中のマイクロドメインで実際に起こっている現象を誇張したものと考えられる。一方ホスファチジルイノシトール(PI)を加えると、PIP2の有無に関わらずX-body形成とアクチンの速やかな流れが観察された。これはPIの一部→PIP2という変化が細胞質中のキナーゼによって起こされた結果と考えている。このように細胞膜脂質によりアクチン動態が違うという結果が初めて得られた。
|
| 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
これまでに、アフリカツメガエル卵抽出液を人工脂質膜で囲んだ小胞を作成し、その内部でのアクチンの動態を研究してきた。小胞内部で短時間、に私たちがX-bodyと命名した構造が形成され、脂質膜からX-bodyに向けてアクチンの流れが生ずることを見出した。膜を作らせる脂質には特異性があり，PS+PIP2が生理的状態を再現していると考えられた。この流れの形成機構として、脂質膜直下でアクチンが重合し、X-bodyにおいて脱重合すること、ミオシンが流れの形成あるいは持続に関与していることが判明した。X-bodyにはミトコンドリアや小胞体といった細胞小器官、アクチン、ミオシンが含まれていた。X-bodyが形成される様子も詳細に観察した。また、小胞そのものがアクチンの流れと反対方向にガラス平面状を移動運動することを見い出した。この運動に要する力も計算され、ケラトサイトの運動に要する力と同程度であることがわかった。これらの結果を投稿論文としてまとめているところである。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後は細胞周期をコントロールできるというアフリカツメガエル卵抽出液の特質を利用して、in vitroでの間期と細胞質分裂時のアクチン動態をそれぞれ明らかにしたい。特に、細胞質分裂時は細胞内では分裂装置が形成され、この構造から分裂シグナルが出されて細胞赤道部に収縮環が形成される。この収縮環形成を本研究のin vitro系で再現し、収縮環の収縮を誘導することができれば、不明の点が多い収縮環形成のメカニズムの解明に迫ることができるだろう。またこれに成功すれば、分裂できる人工細胞の初めての創出と考えられ，医療への応用の可能性も出てくる。このため、予備実験として、受精卵の抽出液に脱膜精子を加え、紡錘体状構造が形成されることを確認している。
さらにこのin vitro 実験系の一般性を追求するため、分裂酵母においてその有用性を調べたい。分裂酵母は分子遺伝学を容易にもちいることができる。さまざまなアクチン関連タンパク質遺伝子の変異株が取得されており、アクチン構造の形成の研究には有力である。
このためまず分裂酵母野生株の抽出液を用いて、上記の研究と同様に脂質膜小胞に封入する実験を行った。時間とともにアクチンのケーブルが小胞内に形成された。アクチン重合の阻害剤の存在下ではケーブルは形成されなかった。小胞が小さい場合はケーブルよりもリングが形成された。今のところこのリングの収縮は起こせていないが、元の細胞の細胞周期をそろえる事で可能になってくると考えている。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度の交付額はほぼ予定通り使用し、年度末に生じたわずかな余りについては無理に使い切る必要はないと思ったので次年度に繰り越した。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
この金額は薬品購入に充てる。
|
