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2015 年度 実績報告書

繊毛打3次元運動システムにおける軸糸ダイニンのトルク発生の役割

公募研究

研究領域シリア・中心体系による生体情報フローの制御
研究課題/領域番号 15H01204
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)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード繊毛運動 / ダイニン / 微小管 / 基底小体 / 3次元計測
研究実績の概要

繊毛の9+2構造は、原生動物から哺乳類に至るまで共通しており、真核細胞がつくりあげた細胞内運動器官として非常に複雑で精緻なものである。効果的に水流を引き起こすためには、9+2縦列横列に多数配向しているダイニンが局所的に活性化され、繊毛内で周期的に伝播しているはずであるが、そのダイナミックな制御機構はわかっていない。これを明らかにするために、本研究ではまず、テトラヒメナの繊毛打運動を3次元空間で詳細に計測する基盤を確立した。生きている状態のテトラヒメナをガラスキャピラリーを用いた吸引により細胞体を固定し、固定側と反対の細胞表面から出ている繊毛1本にビーズを結合させて、ビーズの運動を計測した。ビーズの位置を連続して3次元的に計測するために、連携研究者(矢島)が開発した光路の半分にプリズムを入れて位相をずらすことで、xy平面の位置計測に加えて z軸方向の変位を求めた。その結果、繊毛に結合したビーズの運動は、ほぼ円形に近い軌跡を示した。また、テトラヒメナの繊毛形成の起点となる基底小体(中心子)の構成分子であるセントリン分子に蛍光タンパク質を融合した組換え体を作製したところ、繊毛の基底部位が繊毛列線に沿って蛍光をもつことが確認できた。この両者を組み合わせることにより、繊毛の基部と繊毛に付着したビーズの相対的な位置を特定することで、繊毛の運動を定量的に計測する基盤を確立できた。

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

繊毛の基部のマーカーを得ることができたので、基部からの距離がさまざまなところに結合させたビーズの運動を多数定量することにより、繊毛1本の長さに沿った位置情報を3次元的に解析する。これにより、繊毛1本の3次元の運動パターンを詳細に解析することが可能になる。

今後の研究の推進方策

繊毛の基部のマーカーを得ることができたので、基部からの距離がさまざまなところに結合させたビーズの運動を多数定量することにより、繊毛1本の長さに沿った位置情報を3次元的に解析する。これにより、繊毛1本の3次元の運動パターンを詳細に解析することが可能になる。

  • 研究成果

    (6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 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3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

      Molecular 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] Torque generation by axonemal outer-arm dynein2015

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, S., Saito, K., Sutoh, M., Nishizaka, T., Toyoshima, Y. Y. & Yajima, J.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 108 ページ: 872-879

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2014.12.038

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [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] 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] 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

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公開日: 2017-01-06  

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