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2013 年度 実施状況報告書

細胞質分裂におけるダイナミンファミリー分子の機能と分子機作

研究課題

研究課題/領域番号 24570218
研究機関山口大学

研究代表者

祐村 恵彦  山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70183986)

キーワードダイナミン / 細胞質分裂 / アクチン / ミオシン
研究概要

ダイナミンは, エンドサイトーシスなどの時に細胞膜から小胞を切り離すのに働く重要なタンパク質である。近年,ダイナミンは細胞質分裂にも重要であることが明らかになったきている。また,ダイナミンの阻害剤は,細胞質分裂をターゲットとした新しいクラスの抗癌剤として注目されてきている。しかし,ダイナミンの細胞質分裂における作用機作の詳細は不明であり, 膜輸送だけでなく細胞骨格との関連が必要であると考えられる。本研究では, 細胞質分裂におけるダイナミンの機能と,その分子機作を明らかにすることを目的とする 。細胞性粘菌では5つのダイナミン様遺伝子が存在するので、すべての遺伝子欠損細胞について細胞質分裂との関連を検討した。3つのダイナミン欠損細胞で細胞質分裂の異常が認められ、細胞は多核化した。このうち2つのダイナミン欠損細胞ではミオシンIIが分裂時に正常に集合できず, 結果的に多核細胞になることが分かった。アクチンについても、GFP-ABDを形質導入することで調べた結果、分裂面への集合量が減少していた。また, 新規のダイナミン阻害剤の効果についても調べ、細胞質分裂を阻害することが分かった。これらの細胞を界面活性剤で処理して細胞骨格だけにしても、ダイナミンは細胞骨格に結合していたことなどから、ダイナミンはアクチンと直接もしくは間接的に結合して細胞質分裂に寄与している可能性が高いことが分かった。ダイナミンは、細胞膜の動態に関与するので、分裂時の脂質の動態を新たに開発された脂溶性の蛍光色素を用いて可視化した。分裂時には、細胞膜脂質が分裂面に向けて流れていることを見いだした。この現象にダイナミンが関与するか今後調べていきたい。

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

実験計画に従い、GFP-ミオシンIIを発現したダイナミン欠損細胞での分裂時のライブイメージングにより,ミオシンIIの集合異常の素過程を調べた。その結果、ミオシンIIは分裂面に量的には正常に集合するものの、分裂面の数カ所に凝集し、分裂溝が正常にできない で、細胞質が分裂面で突出し、最終的に細胞質分裂ができないことが分かった。また、新規のダイナミン阻害剤の細胞質分裂阻害の効 果について調べたところ、同じような細胞質分裂異常が見られた。分裂面にはミオシンIIとともにアクチンも集合するので、ダイナミン欠損細胞でのアクチン繊維の状態についても検討した。その結果、アクチン繊維は分裂面に集合するものの、繊維の長さが短くなっていることが明らかになってきた。ダイナミンの細胞内分布について、蛍光抗体法を用いて調べた。その結果、ダイナミンの2つについて分裂面に局在することが明らかになった。さらにダイナミンのライブイメージングを行なうため、GFP-ダイナミンベクターを作成し、細胞に発現させたところ、分裂面に集合することが分かった。細胞膜の動態についても、観察する方法が確立した。

今後の研究の推進方策

ダイナミンは自己集合してらせん構造を形成する。ダイナミン分子の動態を1分子もしくは超分子レベルで追跡することで, 分裂面で のダイナミンの自己集合の詳細を明らかにする。これらの観察には,全反射蛍光顕微鏡を用いる。また、ダイナミンが直接もしくは間接的にアクチン繊維に作用する可能性が出てきたので、こちらについても検討する。また、分裂時の膜脂質の動態を新たに開発された脂溶性の蛍光色素を用いて研究した結果、分裂面に流れていることが分かったので、変異細胞でこれらの定量をすることで、ダイナミンが膜の流動にも関与するのかを確かめる。これまで、細胞質分裂に関与するダイナミン遺伝子3つのうち、2つまで細胞内の分布などを調べてきたが、最後の1つについてもGFP融合タンパク質のコンストラクトを完成させて観察したい。さらにこれら3者の役割分担について今後研究を進めたい。

次年度の研究費の使用計画

研究は研究計画に沿って行っている。論文投稿料が必要でない専門誌に論文を掲載したため、出費が少なくすんでいる。また画像処理のアルバイトも今のところ量が少ないので、自分でやっており、出費を押さえた。
細胞培養関連試薬、プラスチック消耗品、分子生物試薬類、蛍光試薬類、顕微鏡関連消耗品、一般試薬などの消耗品と、成果発表のための旅費、画像処理関連のアルバイト代、論文投稿料に使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Dynamin contributes to cytokinesis by stabilizing actin filaments in the contractile ring.2013

    • 著者名/発表者名
      Masud Rana AY, Tsujioka M, Miyagishima S, Ueda M, Yumura S.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 18 ページ: 621-635

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-scale dynamic recycling and cortical flow of the actin-myosin cytoskeleton for rapid cell migration.2013

    • 著者名/発表者名
      Yumura, S., G. Itoh, Y. Kikuta, T. Kikuchi, T. Kitanishi-Yumura, and M. Tsujioka
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 2 ページ: 200-209

    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞質分裂とエンドサイトーシスにおけるダイナミン様タンパク質DlpAの動態2013

    • 著者名/発表者名
      藤本甲子郎
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸市神戸国際会議場
    • 年月日
      20131203-20131206
  • [学会発表] 収縮環形成時のアクチン・ミオシンのダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      祐村恵彦
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸市神戸国際会議場
    • 年月日
      20131203-20131206
    • 招待講演
  • [学会発表] 収縮環アクチン・ミオシンの動的構築機構2013

    • 著者名/発表者名
      祐村恵彦
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 発表場所
      岡山市岡山大学
    • 年月日
      20130926-20130928
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamin takes part in cytokinesis of Dictyostelium by associating with actin filaments2013

    • 著者名/発表者名
      Masud Rana AY, Tsujioka M, Miyagishima S, Ueda M, Yumura S.
    • 学会等名
      日本細胞生物学会
    • 発表場所
      名古屋市ウインクあいち
    • 年月日
      20130619-20130621
  • [学会発表] ブレッブ形成のシグナル探索2013

    • 著者名/発表者名
      杉山達郎、祐村恵彦
    • 学会等名
      日本細胞生物学会
    • 発表場所
      名古屋市ウインクあいち
    • 年月日
      20130619-20130621
  • [学会発表] 早い細胞運動時における細胞膜のターンオーバー2013

    • 著者名/発表者名
      菊池武臣
    • 学会等名
      日本細胞生物学会
    • 発表場所
      名古屋市ウインクあいち
    • 年月日
      20130619-20130621

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公開日: 2015-05-28  

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