鞭毛ダイニン協調運動の構造遺伝学的解析

鞭毛动力蛋白协调的结构遗传分析

基本信息

批准号：
20247017
负责人：
吉川雅英
金额：
$ 28.7万
依托单位：
The University of Tokyo (2009-2011)Kyoto University (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終的な目的は、遺伝学的手法と構造生物学を組み合わせて(=構造遺伝学)、真核生物の繊毛・鞭毛の中で多数のダイニンが協調して運動をする仕組みを理解することである。ダイニン分子の構造的な標識はATPにビオチン標識を入れることで、頭部の回転が少ないことが観察されつつある。またダイニンの微小管結合部位であるストークと微小管の複合体のクライオ電子顕微鏡による高解像度解析が進み10オングストロームを超える構造が得られた。さらに、鞭毛の中心微小管についても三次元再構成の方法が確立しつつある。また、鞭毛による細胞駆動を評価するための三次元トラッキング顕微鏡の技術を確立した。現在最大2分間、一つのクラミドモナス細胞を追いかけながら鞭毛の動きを観察できる。その動きについてコンピュータによる速度、周期、鞭毛の長さ、細胞の大きさなどの多変量解析が進行中で、論文を執筆中である。これによって、クラミドモナスの2本の鞭毛が同調したり非同調したりする仕組みを解明する事が可能になるだろう。最後に、本研究によって得られた成果を元に、研究代表者・吉川は最先端・次世代研究開発支援プログラム「新しいイメージング手法による鞭毛の分子機構」の受給を受ける事になった。従って、この基盤研究は、H23年度よりその内容を発展させて最先端・次世代研究開発支援プログラムに引き継がれることとなった。

这项研究的最终目标是通过结合遗传方法和结构生物学（=结构遗传学）来了解真核纤毛和鞭毛中多个动力蛋白协同运动的机制。通过在 ATP 上添加生物素标记来对动力蛋白分子进行结构标记已被观察到可以减少头部旋转。此外，利用冷冻电子显微镜对茎和微管之间的复合物（动力蛋白的微管结合位点）进行高分辨率分析也取得了进展，并获得了超过10埃的结构。此外，正在建立一种鞭毛中央微管的三维重建方法。我们还建立了三维跟踪显微镜技术来评估鞭毛的细胞驱动。目前，可以在跟踪单个衣藻细胞长达 2 分钟的同时观察鞭毛的运动。目前正在进行基于计算机的速度、周期、鞭毛长度和细胞大小的多变量分析，目前正在撰写一篇论文。这将使阐明衣藻的两个鞭毛同步或不同步的机制成为可能。最后，根据这项研究的结果，首席研究员吉川获得了一项名为“使用新成像方法的鞭毛的分子机制”的尖端下一代研究和开发支持计划。因此，这项基础研究的内容将从2011财年开始开发并移交给尖端/下一代研究开发支持计划。