軸糸ダイニンの周期的配列機構

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20051007
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 神谷 律 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10124314)
• 研究分担者: 若林 憲一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (80420248)
• キーワード: 生物物理 / ナノバイオ / 分子機械 / 分子モニター

研究概要

真核生物鞭毛繊毛軸糸のダイニンには内腕ダイニンと外腕ダイニンが存在し、内腕は96nm、外腕は24nmの周期で配列しているが、それらの周期性がどのようにして発生するのかは、まだわかっていない。本研究では外腕の周期的配列の機構を探ることを目的にし、その根元を微小管につなぎとめる複合体(Outer Dynein Arm Docking Complex ; ODA-DC)の構造と微小管との結合性を解析した。これまでの研究では、ODA-DCの3つのサブユニットのうち、微小管との結合に重要なDC1とDC2を培養細胞中で組換え体として共発現させると1:1の複合体を形成し、精製した複合体がin vitroで細胞質微小管上に24nm周期で結合することを明らかにしてきた。今年度は超遠心分析により、DC1とDC2が溶液中でヘテロダイマーを形成することを明らかにした。また、ロータリーシャドウ法による電子顕微法では、ODA-DCが全長約50nmのひも状構造をとることが観察されていたが、この事実と微小管上における24nm周期の結合の関係は説明が困難であった。今回、化学固定した試料を用いたところ、ODA-DCがひも状ではなく、全長20-25nmの、折りたたまれた構造を取ることが観察された。また、微小管と結合したODA-DCの電子線トモグラフィ観察により、24nm周期の結合が確認されるとともに、その結合がこれまで考えられていたような直線状ではなく、分子が微小管の周囲に巻き付いている可能性が示唆された。さらに、軸糸微小管上でODA-DCの結合位置を決定する機能を持つタンパク質の検索を行って、その候補の同定に成功した。これらの発見により、ダイニン外腕が特定の位置で周期的に結合する機構についての知見が大きく前進したと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Tubulin polyglutamylation regulates axonemal motility by modulating activities of inner-arm dyneins (2010)
  • 著者名/発表者名: Kubo, T.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 20 ページ: 441-445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strikingly fast microtubule sliding in bundles formed by Chlamydomonas axonemal dynein (2010)
  • 著者名/発表者名: Aoyama, S.
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 67 ページ: 365-372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three outer arm dynein heavy chains of Chlamydomonas reinhardtii operate in a coordinated fashion both in vitro and in vivo (2010)
  • 著者名/発表者名: Takazaki, H.
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 67 ページ: 466-476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discrete PIH proteins function in the cytoplasmic preassembly of different subsets of axonemal dyneins (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, R.
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 巻: 190 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Ankyrin-Repeat Protein Interacts with the Regulatory Proteins of Inner Arm Dynein f (I1) of Chlamydomonas reinhardtii (2009)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, K.
  • 雑誌名: Cell Motil.Cytoskeleton 巻: 66 ページ: 448-456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic comparison of in vitro motile properties between Chlamydomonas wild-type and mutant outer arm dyneins each lacking one of the three heavy chains (2009)
  • 著者名/発表者名: Furuta, A.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 284 ページ: 5927-5935
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of novel dyneins that localize exclusively to the proximal portion of Chlamydomonas flagella (2009)
  • 著者名/発表者名: Yagi, T.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 122 ページ: 1306-1314
  • 査読あり
• [雑誌論文] IC97 is a novel intermediate chain of I1 dynein that interacts with tubulin and regulates interdoublet sliding (2009)
  • 著者名/発表者名: Wirschell, M.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 巻: 20 ページ: 3044-3054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium-dependent flagellar motility activation in Chlamydomonas reinhardtii in response to mechanical agitation (2009)
  • 著者名/発表者名: Bower, R.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 巻: 20 ページ: 3055-3063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of novel dyneins that localize exclusively to the proximal portion of Chlamydomonas flagella (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakabayashi, K.
  • 雑誌名: Cell Motil.Cytoskeleton 巻: 66 ページ: 736-742
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ratchetlike properties of in vitro microtubule translocation by a Chlamydomonas inner arm dynein species c in the presence of flow (2009)
  • 著者名/発表者名: Kikushima, K.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 97 ページ: 1657-1662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axonemal dyneins : assembly, structure and force generation (2009)
  • 著者名/発表者名: King, S.M.
  • 雑誌名: In G.B.Witman (ed.), Chlamydomonas source book 巻: 3 ページ: 129-206
• [雑誌論文] Assays of cell and axonemal motility in Chlamydomonas reinhardtii (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, R.
  • 雑誌名: Methods in Cell Biology 巻: 91 ページ: 241-253
• [雑誌論文] Protein electroporation into Chlamydomonas for mutant rescue (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M
  • 雑誌名: Methods in Cell Biology 巻: 92 ページ: 107-111
• [雑誌論文] Analysis of redox-sensitive dynein components (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakabayashi, K.
  • 雑誌名: Methods in Cell Biology 巻: 92 ページ: 153-161
• [学会発表] Tubulin Polyglutamylation Regulates Flagellar Motility by Affecting Functions of Inner-Arm Dyneins (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kubo
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20100901-20100922
• [学会発表] Possible involvement of dynein regulatory complex in the regulation of inner arm dynein function by tubulin polyglutamylation (2010)
  • 著者名/発表者名: Ritsu Kamiya
  • 学会等名: 2010 FASEB Summer Research Conferences Biology of Cilia and Flagella
  • 発表場所: Saxtons River, VT, USA
  • 年月日: 20100705-20100710
• [学会発表] Chlamydomonas motility : swimming at the forefront of cilia/flagella studies (2010)
  • 著者名/発表者名: Ritsu Kamiya
  • 学会等名: 14th International Conference on the Cell and Molecular biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: Norton, MA, USA
  • 年月日: 20100606-20100610
• [学会発表] Importance of tubulin polyglutamylation for axonemal dynein function as revealed by a novel Chlamydomonas mutant (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kubo
  • 学会等名: International Workshop Dynein 2009
  • 発表場所: 神戸ファッション美術館 オルビスホール
  • 年月日: 20091101-20091105
• [学会発表] Detection of proteins interacting with the outer dynein arm docking complex (ODA-DC) in Chlamydomonas flagella by chemical crosslinking (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikito Owa
  • 学会等名: International Workshop Dynein 2009
  • 発表場所: 神戸ファッション美術館 オルビスホール
  • 年月日: 20091101-20091105
• [学会発表] Structural and biochemical properties of the outer-dynein-arm docking complex (ODA-DC) (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: International Workshop Dynein 2009
  • 発表場所: 神戸ファッション美術館 オルビスホール
  • 年月日: 20091101-20091105
• [学会発表] 鞭毛ダイニン外腕ドッキング複合体の構造と機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一
  • 学会等名: 日本動物学会 第80回大会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター
  • 年月日: 20090917-20090919
• [学会発表] Functional diversity of axonemal dyneins (2009)
  • 著者名/発表者名: Ritsu Kamiya
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Fertilization & Activation of Development
  • 発表場所: Plymouth, MA, U.S.A
  • 年月日: 20090712-20090717
• [学会発表] Importance of tubulin polyglutamylation for cilia/flagella motility as revealed by a novel Chlamydomonas mutant (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kubo
  • 学会等名: 第61回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 20090602-20090604
• [備考]
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seiri/publications.html