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2016 年度 実績報告書

キネシンモーター分子群による脳神経機能および発生の制御の統合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H06372
研究機関東京大学

研究代表者

廣川 信隆  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任教授 (20010085)

研究期間 (年度) 2016-05-31 – 2019-03-31
キーワードキネシンモーター分子群 / 微小管 / 細胞内輸送 / 脳神経機能 / 発生 / 記憶・学習 / 痛覚
研究実績の概要

1)KIFs の機能と制御機構は、A) KIF5のモーター活性に関わるリン酸化部位と責任kinasesを同定し、KIF5/KLC系のカーゴの認識に関してKLCの全リン酸化を解明。KIF3が軸索基部AIS の構成因子輸送・局在に重要でその制御機構についてMARKキナーゼが重要である事を同定した。B) 微小管脱重合能のあるKIF2AとKIF19Aによる微小管脱重合機構、KIF2AがATPを加水分解により微小管を脱重合する仕組みを解明した。(論文準備中)微小管上での歩行と脱重合微小管機能の両方を持つKIF19Aの作動機構を解明した(Wang, et al. eLife, 2016)。
2)KIFsの神経可塑性、記憶・学習等及び神経機能の制御機構A) KIF21Bの記憶の素過程及びその障害による心的外傷ストレス(PTSD)に於ける役割を解明した。(投稿中)又KIF3Bの神経可塑性における役割とその障害による自閉症様症状発症の機構を解明した。(論文準備中)視覚野臨界期で単眼遮蔽を行い、神経可塑性において特定のKIFの発現レベルの変動がある事を解明した。又、記憶想起の際、神経活動を契機として一度KIF17の分解が起こり、その後既存のKIF17mRNA翻訳によりKIF17発現量が回復する事が分かった。B) KIF1AのヘテロKOマウスの行動解析により顕著な温痛覚の障害を認め、KIF1AがNGF受容体TrkAを輸送しPI3K情報伝達を増強し温痛覚を感受する一次感覚神経細胞の生存と機能に必須である事を解明した。(Tanaka et al. Neuron, 2016)又、KIF26 の疼痛持続期間制御における機能と其の欠損による痛覚過敏の分子機構としてKIF26Aがインテグリン情報伝達機構を阻害し、Ca++の細胞外排出を促して神経細胞の興奮を収束させる機構を解明した。(論文投稿中)
3)KIFs による発生制御の分子機構としてKIF2A の出生後の海馬神経回脳形成及びその障害による癲癇の分子機構を解明した。(revision 中)又、KIF3B の形態形成因子(Morphogen)勾配形成における新しい役割を解明した。(論文準備中)

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究業績の概要で述べたように申請した課題のかなりの部分が論文発表あるいは論文投稿中、論文準備中であり大部分の成果を研究期間内に達成できる速度で研究が進展している。又、当初予定した課題以外にも予期せぬ新しい優れた成果が出つつあり、研究は当初予定した以上の成果が見込まれる。

今後の研究の推進方策

(1) 研究を遂行する上で生じた大きな問題はなく当初の計画通りに研究を遂行する予定である。研究体制にも変更はない。
(2)研究は、進捗状況で述べたように大変順調に進んでおり、当初予定した研究期間内に終了することができ、むしろ大部分が終了以前に達成できる可能性がある。その場合は、前倒しで新しい研究課題のもとに研究費を申請することも考えている。

備考

新聞掲載
1)毎日新聞2016年6月30日p17(科学)「未踏の世界へ」脳への刺激伝達構造物を発見 2)日経産業新聞2016年6月15日p8「痛み感じる仕組み解明 センサーに運ぶたんぱく 東大特定 3)毎日新聞2016年6月7日p8(社会)「たんぱく質調節して痛み抑制 東大チームが解明 治療薬開発に期待」

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Motility and microtubule depolymerization mechanisms of the kinesin-8 motor, KIF19A.2016

    • 著者名/発表者名
      Wang, D., R. Nitta, M. Morikawa, H. Yajima, S. Inoue, H. Shigematsu, M. Kikkawa, and N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: - ページ: -

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7554/eLife.18101

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Autoinhibition of a neuronal kinesin UNC-104/KIF1A regulates the size and density of synapses.2016

    • 著者名/発表者名
      Niwa S., Lipton DM., Morikawa M., Zhao C., Hirokawa N., Lu H., and Shen K.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 16 ページ: 2129-2141

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.07.043

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The molecular motor KIF1A transports the TrkA neurotrophin receptor and is essential for sensory neuron survival and function.2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y., S. Niwa, M. Dong, A. Farkhondeh, L. Wang, R. Zhou, and N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 90 ページ: 1215-1229

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.05.002

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] キネシン分子モーターKIF1AはNGFレセプターTrkAを輸送し一次侵害受容ニューロンの感受性と生存に必須である2017

    • 著者名/発表者名
      田中庸介、丹羽伸介、董銘、Atena Farkhondeh、王力、周如贇、廣川信隆
    • 学会等名
      日本解剖学会第122回総会・全国学術集会
    • 発表場所
      長崎大学坂本キャンパス(長崎市)
    • 年月日
      2017-03-28
  • [学会発表] Motility and Microtubule Depolymerization Mechanisms of the Kinesin-8 motor, KIF19A.2017

    • 著者名/発表者名
      D. Wang, R. Nitta, M. Morikawa, H. Yajima, S. Inoue, H. Shigematsu, M. Kikkawa & N. Hirokawa
    • 学会等名
      第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 発表場所
      長崎大学坂本キャンパス(長崎市)
    • 年月日
      2017-03-28
  • [学会発表] 多階層イメージング研究について:分子モーターと脳神経機能;遺伝子・分子・動態・細胞・脳そして行動をつないで2017

    • 著者名/発表者名
      廣川信隆
    • 学会等名
      日本学術会議2部基礎医学委員会
    • 発表場所
      日本学術会議講義堂(東京都港区)
    • 年月日
      2017-01-22
    • 招待講演
  • [学会発表] The Molecular Motor KIF1A Transports the TrkA Neurotrophin Receptor and Is Essential for Sensory Neuron Survival and Function.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, S. Niwa, M. Dong, A. Farkhondeh, L. Wang, R. Zhou, N. Hirokawa.
    • 学会等名
      American Society for Cell Biology Meeting 2016
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2016-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Motility and Microtubule Depolymerization Mechanisms of the Kinesin-8 motor, KIF19A.2016

    • 著者名/発表者名
      D. Wang, R. Nitta, M. Morikawa, H. Yajima, S. Inoue, H. Shigematsu, M. Kikkawa & N. Hirokawa
    • 学会等名
      American Society for Cell Biology Annual Meeting 2016
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2016-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 微小管ダイナミクスを制御する異なる特異的リン酸化カスケード2016

    • 著者名/発表者名
      小川覚之、廣川信隆
    • 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(つくば市)
    • 年月日
      2016-11-26
  • [学会発表] Kinesin superfamily molecular motors, KIFs and Intracellular transport: regulation of neuronal function, development and diseases.2016

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa N
    • 学会等名
      30th Anniversary and Symposium of IMB, Institute of Molecular Biology
    • 発表場所
      Taipei (Taiwan)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Kinesin superfamily motors, KIFs and intracellular transport: from regulation of brain function, development and related diseases. (Invited lecture)2016

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa N.
    • 学会等名
      Functional Organization of the Cell Nucleus Symposium
    • 発表場所
      Prague (Czech)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 神経細胞における微小管脱重合の制御機構の解明:Phos-tagからリン酸化定量プロテオミクスまで2016

    • 著者名/発表者名
      小川覚之、廣川信隆
    • 学会等名
      第67回日本電気泳動学会総会
    • 発表場所
      釧路市観光国際交流センター(北海道釧路市)
    • 年月日
      2016-08-26
  • [学会発表] 異なる特異的リン酸化カスケードによる微小管脱重合蛋白質の制御機構2016

    • 著者名/発表者名
      小川覚之、廣川信隆
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2016年大会
    • 発表場所
      北里大学薬学部(東京都)
    • 年月日
      2016-07-29
  • [学会発表] Mechanism of Activity-Dependent Cargo Loading via the Phosphorylation of KIF3A by PKA and CaMKIIa.2016

    • 著者名/発表者名
      S. Ichinose, T. Ogawa, and N. Hirokawa.
    • 学会等名
      12th International Congress of Cell Biology
    • 発表場所
      Prague (Czech)
    • 年月日
      2016-07-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinesin superfamily molecular motors, KIFs: from regulation of neuronal functions and development to diseases. (Special lecture)2016

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa N.
    • 学会等名
      12th International Congress of Cell Biology
    • 発表場所
      Prague (Czech)
    • 年月日
      2016-07-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microtubule Destabilizer KIF2A Undergoes Distinct Site-specific Phosphorylation Cascades that Differentially Affect Neuronal Morphogenesis.2016

    • 著者名/発表者名
      Tadayuki Ogawa and Nobutaka Hirokawa.
    • 学会等名
      12th International Congress of Cell Biology
    • 発表場所
      Prague (Czech)
    • 年月日
      2016-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 微小管脱重合蛋白質KIF2Aは異なる特異的リン酸化カスケードにより神経形態形成を制御する2016

    • 著者名/発表者名
      小川覚之、廣川信隆
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 年月日
      2016-07-20
  • [学会発表] 異なる特異的リン酸化カスケードによる微小管脱重合蛋白質KIF2Aの制御機構2016

    • 著者名/発表者名
      小川覚之、廣川信隆
    • 学会等名
      第68回日本細胞生物学会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都市)
    • 年月日
      2016-06-15
  • [備考] 二刀流モーターの分子メカニズムの解明 -分子モータータンパク質KIF19Aの構造-

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/study-reveals-molecular-mechanism-of-dual-function-motor-protein.html

  • [備考] モータータンパク質KIF1AはNGFの受容体であるTrkAの軸索輸送により痛覚をささえる

    • URL

      http://first.lifesciencedb.jp/archives/12660

  • [備考] 痛みを支える分子モーター

    • URL

      http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/admin/release_20160603.pdf

  • [備考] 痛みを運ぶ分子モーター -細胞内の輸送が痛みニューロンの感受性を高める-

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/molecular-motor-carries-sense-of-pain.html

  • [備考] Molecular motor carries sense of pain

    • URL

      http://www.technology.org/2016/07/12/molecular-motor-carries-sense-pain/

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公開日: 2018-01-16  

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