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2015 年度 実績報告書

細胞質ダイニンの運動のメカニカル制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 25291031
研究機関東京大学

研究代表者

豊島 陽子  東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40158043)

研究分担者 矢島 潤一郎  東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (00453499)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード細胞質ダイニン / ブラウン運動 / 方向性の運動 / 微小管 / キネシン / ダイナクチン
研究実績の概要

細胞質ダイニンは微小管上で、バイアスのあるブラウン運動、負荷をかけたときのキャッチボンド機構、無負荷時の自己制御的スタック状態、など特徴的な振舞いを示す。また、細胞内で多くの役割を担うダイニンが実質的にただ1つの重鎖遺伝子にコードされているので、結合タンパク質による精巧な制御機構が存在するものと考えられる。これらの制御機構を明らかにするために、以下の研究を行った。
(1)哺乳類の細胞質ダイニン1分子の運動は、無負荷状態では微小管上を大きく揺らぎ、方向性のある運動成分は非常に小さい。このほぼブラウン状態にある1分子ダイニンに負荷をかけるために、ダイニンの尾部側にキネシン変異体(ATP分解活性を失っているが微小管結合能を有する)を融合させた複合体を作製した。このキネシン(inactive)-ダイニン(active)複合体1分子は、微小管上をスムースにマイナス端方向に向かって運動することがわかった。キネシン部分は微小管に対するアンカーとなり、ダイニンの運動に対する負荷となるので、1分子ダイニンは連続的に微小管上を歩くことができる、と結論することができた。
(2)ダイナクチンは主要なダイニン結合タンパク質であり、複雑な構造の複合体である。このうち、p150サブユニットに注目し、そのN末端ドメイン(Cap-Gly)と中ほどのコイルドコイル領域(CC1)がダイニンの微小管結合に与える影響を調べたところ、Cap-Glyは結合を補強し、運動連続性をあげる役割があるが、CC1は結合を阻害して微小管からひきはがす役割があることがわかった。このCC1の効果についてはこれまでの定説を覆す新規のものであり、細胞内でダイニンがカーゴ(積み荷)を背負わずに受動的に微小管のプラス端に配置されるときに、微小管と余計なコンタクトをとって配置の邪魔をすることのないように設計されたシステムであると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Axonemal Dynein Light Chain-1 Locates at the Microtubule Binding Domain of the γ Heavy Chain2015

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa M., Saito K., Yanagisawa H., Yagi, T., Kamiya, R., Yamaguchi S., Yajima, J., Kushida Y., Nakano, K., Numata, O. and Toyoshima, Y. Y.
    • 雑誌名

      Bolecular Biology of the Cell

      巻: 26 ページ: 4236-4247

    • DOI

      10.1091/mbc.E15-05-0289

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] α- and β-tubulin lattice arrangement of the axonemal microtubule doublet and binding proteins revealed by single particle cryo-electron microscopy and tomography.2015

    • 著者名/発表者名
      Maheshwari, A., Obbineni, J. M., Bui, K. H., Shibata, K., Toyoshima Y. Y. & Ishikawa, T.
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 23 ページ: 1584-1595

    • DOI

      10.1016/j.str.2015.06.017.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 細胞質ダイニンの運動制御機構2015

    • 著者名/発表者名
      鳥澤嵩征、古田健也、豊島陽子
    • 雑誌名

      10.2142/biophys.55.127

      巻: 55 ページ: 127-132

    • DOI

      10.2142/biophys.55.127

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Axonemal Dynein Light Chain-1 Locates at the Microtubule Binding Domain of the γ Heavy Chain2015

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa M., Saito K., Yanagisawa H., Yagi, T., Kamiya, R., Yamaguchi S., Yajima, J., Kushida Y., Nakano, K., Numata, O. and Toyoshima, Y. Y.
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] 分裂期kinesin-6の運動特性に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      Yohei Maruyama, Akihiko Sato, Tim Davis, Toshihisa Osaki, Shin Yamaguchi, Shoji Takeuchi, Masanori Mishima, Junichiro Yajima
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] Off-axis motion of yeast cytoplasmic dynein takes a biased random walk2015

    • 著者名/発表者名
      Sugawa, M., Yamaguchi, S., Takagi, H., Shibata, K., Toyoshima, Y. Y., Yajima, J
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] Dynactin is a biphasic regulator to promote and inhibit dynein motility2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, K., Miyashita, K., Kajita, H., Saito, K., Murayama, T., Toyoshima, Y. Y.
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] 如何にしてキネシンは運動方向を逆にするのか2015

    • 著者名/発表者名
      山岸雅彦、矢島潤一郎
    • 学会等名
      第5回分子モーター討論会
    • 発表場所
      東京大学(東京・目黒区)
    • 年月日
      2015-06-13 – 2015-06-13
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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