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2021 年度 実績報告書

クライオ電子顕微鏡を用いた繊毛における分子ソート機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H02654
研究機関山梨大学

研究代表者

小田 賢幸  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (20569090)

研究分担者 柳澤 春明  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (70466803)
新森 英之  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40311740)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードクライオ電子顕微鏡 / 繊毛
研究実績の概要

繊毛の構築機構を解析するために、クライオ電子顕微鏡を用いて中心対微小管の構成分子の一つであるFAP70の繊毛内局在を同定した。FAP70は中心対微小管のC2aと呼ばれる突起の構築に必要であり、FAP65およびFAP147と結合してC2aが構成されることを示した(Hou, Kubo, Oda, Witman et al J. Cell Sci. 2021, DOI: 10.1242/jcs.258540)。
クライオ電子トモグラフィーを用いてタンパク質の三次元構造を高解像度で再構成する方法を開発した。培養細胞にC-type lectinの一つであるlangerinを大量発現するとBirbeck granuleと呼ばれる層板小胞を生じる。これを精製、急速凍結した試料をクライオ電子顕微鏡を用いて撮影し、その三次元構造を0.64 nmの解像度まで明らかにした。このこれによりクライオ電子トモグラフィーを用いてタンパク質の二次構造まで可視化することができるようになった。さらにLangerin同士の結合を媒介するドメイン、loop258-263を特定し、これに変異を導入することで、Birbeck granuleの形成を阻害することに成功した。この変異langerinによるHIV取り込みを定量化し、loop258-263による結合がHIV取り込みに重要であることがわかった(Oda et al in revision, DOI:10.1101/2022.02.24.481763)。

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

クライオ電子トモグラフィーの解像度向上が課題であったが、令和3年度の研究により二次構造がはっきり解析できる段階に到達した。令和4年度以降、さらなる解像度向上を目指す。

今後の研究の推進方策

繊毛基部におけるタンパク質ソートの解析するためのツールを開発し、現在論文を投稿中である。この方法を用いて、繊毛基部から繊毛内部にタンパク質が輸送されるダイナミズムを解明する。また繊毛基部にmRNA制御機構が局在している可能性を示唆するデータが得られており、繊毛タンパク質の翻訳制御についての解析も進めている。クライオ電子トモグラフィーについては別の膜タンパク質をモデルとして解像度向上のための技術開発を行っていく。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Univ Massachusetts Med Sch(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Univ Massachusetts Med Sch
  • [雑誌論文] <i>Chlamydomonas</i> FAP70 is a component of the previously uncharacterized ciliary central apparatus projection C2a2021

    • 著者名/発表者名
      Hou Yuqing、Zhao Lei、Kubo Tomohiro、Cheng Xi、McNeill Nathan、Oda Toshiyuki、Witman George B.
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1242/jcs.258540

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neural and behavioral control in <i>Caenorhabditis elegans</i> by a yellow-light?activatable caged compound2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hironori、Kamiya Mako、Kawatani Minoru、Umezawa Keitaro、Ukita Yoshiaki、Niwa Shinsuke、Oda Toshiyuki、Urano Yasuteru
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.2009634118

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cryo-electron tomography of Birbeck granules.2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Oda
    • 学会等名
      The 78th Annual Meeting of the Japanese Society of Microscopy
    • 国際学会
  • [学会発表] Cryo-electron tomography of cardiac myofibrils reveals a 3D lattice spring within the Z-discs2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Oda
    • 学会等名
      The 77th Annual Meeting of the Japanese Society of Microscopy
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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