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2020 年度 実施状況報告書

緑藻クラミドモナスの2本の鞭毛の違いの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K21420
研究機関東京工業大学

研究代表者

若林 憲一  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80420248)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード鞭毛・繊毛 / 緑藻 / クラミドモナス / ダイニン / 微小管
研究実績の概要

本研究は、鞭毛・繊毛研究のモデル生物であるクラミドモナスを材料にして、性質の異なる2本の鞭毛の分子レベルでの違いを明らかにすることを目的としている。
クラミドモナスは2本の鞭毛を平泳ぎのように動かして水中を泳ぐ。光などの刺激を受けると、2本の間での打つ強さのバランスを変化させることによって遊泳方向を変化させる。つまり、2本の鞭毛は異なる性質をもっており、そのこと自体は30年ほど前から知られていたが、分子レベルでの違いはわかっていなかった。本研究は、我々が偶然見出した「1本しか鞭毛を打たない変異株」の解析を通じてこれを明らかにすることを目的としている。
2020年度は、この計画立案の端緒となった「2本のうち1本しか運動しない」2重変異株の運動性詳細解析を行った。in vitro運動系でこの変異株の鞭毛運動を評価すると、当初予想していたCa2+感受性については野生株との間に差はないことがわかった。2本の鞭毛の性質の違いにはCa2+, cAMPの応答性がよく知られているため、cAMP感受性の検証が今後の課題となった。
また、親株の鞭毛との比較プロテオミクス解析を行った。この結果、単独変異株では野生株並に存在しているタンパク質が、2重変異株でだけ大幅に減少している、あるいはほぼ完全になくなっているケースをいくつか見出すことに成功した。現在これらのタンパク質を欠損した変異株を作成し、その表現型解析が進行中である。

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

予定していた通り、2重変異株でだけ失われているタンパク質のリストをつくることができた。

今後の研究の推進方策

欠損タンパク質リストを、その予想機能から絞り込み、2本の鞭毛の違いを生み出している原因タンパク質を同定する。

次年度使用額が生じた理由

研究自体は順調に進行したが、コロナ禍によって参加予定であった国際会議2件が延期されたことが大きな原因である。予定通り延期開催された場合はその参加費・旅費に充てる予定である。仮にコロナ禍が収束せず会議が中止になった場合は、予算の都合で解析をとりやめた一部の変異株について解析を行うこととし、その予算に充てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] A dynein-associated photoreceptor protein prevents ciliary acclimation to blue light2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Kutomi et al.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabf3621

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf3621

  • [雑誌論文] Rapid estimation of cytosolic ATP concentration from the ciliary beating frequency in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2021

    • 著者名/発表者名
      Takano, W., Hisabori, T., *Wakabayashi, K.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 296 ページ: 100156

    • DOI

      10.1074/jbc.RA120.015263

    • 査読あり
  • [学会発表] 緑藻クラミドモナス走光性のレドックス制御2021

    • 著者名/発表者名
      若林憲一
    • 学会等名
      岡山大学次世代研究育成グループ事業「電場・電子誘起による細胞機能化デバイスの開発」第1回セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] クラミドモナス繊毛交互打ち変異株の単離と解析2020

    • 著者名/発表者名
      坂本一馬、久堀徹、若林憲一
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会
  • [図書] Optogenetics (Advances in Experimental Medicine and Biology), 2nd ed.2021

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi K., Isu A., Ueki N. (eds. Yawo, Kandori, Koizumi, Kageyama)
    • 総ページ数
      675 (うち13頁を担当)
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      9811587620
  • [図書] 相分離生物学の全貌2020

    • 著者名/発表者名
      若林憲一、植木紀子(白木賢太郎・編)
    • 総ページ数
      416(うち4頁を担当)
    • 出版者
      東京化学同人
    • ISBN
      9784807913466

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公開日: 2021-12-27  

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