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2012 年度 実績報告書

キネシンモーター分子群の機能と制御の統合生物学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 23000013
研究機関東京大学

研究代表者

廣川 信隆  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (20010085)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード分子モーター / KIFs / 細胞内輸送 / 微小管 / 癲癇 / 不安神経症 / 線毛
研究概要

1)KIF5Aを生後、脳で欠損させたKO マウスは、癲癇発作を呈した。KO マウスの脳、神経細胞では、GABA- A 受容体の樹状突起内の輸送が障害され、樹状突起表面のGABA-A受容体が著名に減少した。KIF5A がGABA-A受容体を輸送し、抑制系神経伝達を制御し、この破綻により癲癇が起こる。(中島等、Neuron, 2012)
2) KIF13A KOマウスは、不安神経症を呈した。KO マウス、神経細胞表面のセロトニン受容体が著名に減少し、KIF13Aが直接受容体に結合し中心部から細胞表面に輸送する事が分かった。KIF13A は、セロトニン受容体を輸送、不安感情を重要に制御する。(Zhou et al. Cell Rep, 2013)
3) KIF19A KO マウスは、水頭症、女性不妊 等の症状を呈し、脳室内面の上衣細胞、輸卵管上皮細胞等線毛上皮細胞の線毛が2-3倍長くなった。線毛がうまく動かず、輸卵管内腔の液の流れが障害された。KIF19A が、ATP 依存性に線毛先端で微小管を脱重合し線毛の長さを制御している事による。KIF19A は、線毛の長さを決め、線毛による細胞外液の流れを制御する。(周等、Dev Cell, 2012)
4) 軸索vs 樹状突起への方向性輸送のメカニズムとしてGTP 型とGDP型微小管の構造の違いを初めてクライオ電子顕微鏡で解明した。(矢島等、JCB, 2012)
5)神経疾患の起因となるβチュブリンのmutationで、軸索内輸送を障害するmutation を明らかにし、これは、βチュブリンH12 helixにあり微小管表面のマイナス荷電を変化しKIFs と微小管の結合を障害し、軸索内輸送を阻害する。(丹羽等、EMBO J, 2013 )

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

分子遺伝学的解析により、KIFs の機能とその破綻による疾患が、癲癇、不安神経症、水頭症、女性不妊等予期せぬほどに明らかになり、又レールの微小管の変異による軸索輸送の障害が、Neuropathy 等の疾患の病因となることも解明できた。さらにGTP 型、GDP型微小管の構造的差異をsingle molecule analysis を応用した新しい方法論を開発して初めて明らかにすることができ、方向性輸送のメカニズムの解明が大きく進んだ。

今後の研究の推進方策

研究は順調に発展しているので予定通り推進する。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] A Molecular Motor, KIF13A, Controls Anxiety by Transporting the Serotonin type 1A Receptor.2013

    • 著者名/発表者名
      Zhou, R., S. Niwa, L. Guillaud, Y. Tong, and N. Hirokawa
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 3 ページ: 509-519

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2013.01.014.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] beta tubulin mutation that cause severe neuropathies disrupt axonal transport.2013

    • 著者名/発表者名
      Niwa, S., H. Takahashi, and N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 32 ページ: 1352-1364

    • DOI

      10.1038/emboj.2013.59.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for the ATP-induced isomarization of kinesin.2013

    • 著者名/発表者名
      Chang, Q., et al.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology

      巻: 426 ページ: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of NMReceptor Transport: A KIF17-cargo Binding/Releasing Underlies Synaptic Plasticity and Memory in vivo.2012

    • 著者名/発表者名
      Yin, X., X. Feng, Y. Takei, and N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 32 ページ: 5486-5499

    • DOI

      DOI:10.1523/JNEUROSCI.0718-12.2012.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformational changes in tubulin in GMPCPP and GDP-taxol microtubules observed by cryoelectron microscopy.2012

    • 著者名/発表者名
      Yajima, H., T. Ogura, R. Nitta, Y. Okada, C. Sato, and N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 198 ページ: 315-322

    • DOI

      doi:10.1083/jcb.201201161.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] KIF19A Is a Microtubule-Depolymerizing Kinesin for Ciliary Length Control.2012

    • 著者名/発表者名
      Niwa, S., K. Nakajima, H.Miki, Y. Minato, D. Wang, N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 23 ページ: 1167-1175

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.devcel.2012.10.016.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Motor KIF5A Is Essential for GABAA Receptor Transport, and KIF5A Deletion Causes Epilepsy.2012

    • 著者名/発表者名
      Nakajima, K., X. Yin, Y. Takei, D.-H. Seog, N. Homma, N. Hirokawa.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 76 ページ: 945-961

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.neuron.2012.10.012.

    • 査読あり
  • [学会発表] クライオ電顕を用いたGTP型/GDP-taxol型微小管におけるtubulinの構造変化2013

    • 著者名/発表者名
      矢島 孔明, 小椋 俊彦, 仁田 亮, 岡田康志, 佐藤主税, 廣川 信隆
    • 学会等名
      第118回日本解剖学会・全国学術集会
    • 発表場所
      香川県高松市
    • 年月日
      20130328-20130330
  • [学会発表] Molecular motor KIF5A is essential for GABAA receptor transport and KIF5A deletion causes epilepsy2013

    • 著者名/発表者名
      中島一夫、イン喜玲、武井陽介、石大賢、本間典子、廣川信隆
    • 学会等名
      第118回日本解剖学会・全国学術集会
    • 発表場所
      香川県高松市
    • 年月日
      20130328-20130330
  • [学会発表] Conformational Changes in Tubulin in GMPCPP and GDP-taxol Microtubules Observed by Cryo Electron Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Yajima, Toshihiko Ogura, Ryo Nitta, Yasushi Okada, Chikara Sato, Nobutaka Hirokawa
    • 学会等名
      Nagoya Symposium, Frontiers in Structural Physiology
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      20130122-20130124
  • [学会発表] Conformational Changes in Tubulin in GMPCPP and GDP-taxol Microtubules Observed by Cryo Electron Microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Yajima, Toshihiko Ogura, Ryo Nitta, Yasushi Okada, Chikara Sato, Nobutaka Hirokawa
    • 学会等名
      2012 Annual Meeting of The American Society for Cell Biology
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      20121215-20121219
  • [学会発表] Intracellular Transport of Receptors by KIFs in Neurons and Psychiatric/Neurological Diseases.2012

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Hirokawa
    • 学会等名
      2012 Annual Meeting of The American Society for Cell Biology
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      20121215-20121219
  • [学会発表] Molecular motor KIF5A is essential for GABAA receptor transport to the neuronal surface and is involved in inhibitory neural transmission2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima, X. Yin, Y. Takei, D. Seog, N. Homma, N. Hirokawa
    • 学会等名
      2012 Annual Meeting of The American Society for Cell Biology
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      20121215-20121219
  • [学会発表] Kinesin superfamily motors, KIFs and intracellular transport: From brain development to learning/memory and diseases.2012

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka HIROKAWA
    • 学会等名
      MARC (Model Animal Research Center of Nanjing University) 10 Years Celebration
    • 発表場所
      Nanjing University, Nanjing, China
    • 年月日
      20121109-20121113
    • 招待講演
  • [学会発表] GTP結合状態とGDP結合状態の微小管分子構造における大きな構造変化2012

    • 著者名/発表者名
      矢島 孔明, 小椋 俊彦, 仁田 亮, 岡田 康志, 佐藤 主税, 廣川 信隆
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      20120922-20120924
  • [学会発表] 刺激の豊かな生育環境で見られる、海馬シナプス形成および学習能力の向上にモータータンパク質KIF1Aが必須である。2012

    • 著者名/発表者名
      近藤 誠、武井陽介、廣川信隆
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会 - Neuroscience 2012
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] KIF17モータ分子によるNMDA受容体輸送の制御機搆2012

    • 著者名/発表者名
      尹 喜玲、馮 雪、武井陽介、廣川信隆
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会 - Neuroscience 2012
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 微小管関連蛋白MAP1AによるNMDA受容体輸送サポート2012

    • 著者名/発表者名
      武井陽介、吉川弥生、アタプール・ナフィセ、ヘンシュ貴雄、廣川信隆
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会 - Neuroscience 2012
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Intracellular transport and kinesin superfamily proteins: Key regulators for neuronal function and development.

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka HIROKAWA
    • 学会等名
      Joint Meeting of the 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Develomental Biologists & the 64th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center, Kobe, Japan.
    • 招待講演
  • [学会発表] Intracellular transport of synaptic vesicle precursors by KIF1A and NMDRA receptors by KIF17 and regulation of memory and learning.

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka HIROKAWA
    • 学会等名
      GRC (Gordon Conference) on Molecular and Cellular Neurobiology
    • 発表場所
      Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子モーターが司る生命の仕組み:記憶・学習の制御、脳神経回路網の形成、体の左右の決定、腫瘍の抑制から作動機構まで。

    • 著者名/発表者名
      廣川信隆
    • 学会等名
      サイエンステクノフロンティアフォーラム
    • 発表場所
      東京大学同窓会館(東京都目黒区駒場)
  • [学会発表] 分子モーターが司る生命の仕組み:細胞内輸送から記憶・学習、体の左右の決定等の発生の制御及び腫瘍の抑制まで

    • 著者名/発表者名
      廣川信隆
    • 学会等名
      第30回日本骨代謝学会学術集会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京都)
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子モーター研究の新たな展開:記憶・学習の制御から神経・精神疾患の病態まで

    • 著者名/発表者名
      廣川信隆
    • 学会等名
      生命機能制御の最前線
    • 発表場所
      山房月之瀬(福島市穴原温泉)
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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