ＰＩＨドメインタンパク質を介した脊椎動物における繊毛運動性制御

運動性繊毛は脊椎動物において様々な器官で機能しており、発生過程や組織機能の維持に重要な役割を果たす。繊毛の運動性には、繊毛内のモータータンパク質である軸糸ダイニンが重要である。軸糸ダイニンには多数の種類が存在が存在しており、それぞれが巨大な複合体として構築されることが知られるが、その構築過程のメカニズムについては未だ不明な点が多い。本研究では、軸糸ダイニンの複合体形成を制御する因子として示唆されるPIHタンパク質ファミリーについて解析を行った。脊椎動物が持つ４種類のPIHタンパク質(PIH1d1, PIH1d2, PIH1d3/Twister, Ktu/Dnaaf2)について、ゼブラフィッシュを用いて変異体を作成し、表現系の解析を行った。本年度は、既に作成済みのpih1d1、pih1d2の変異体に加え、twister、ktuについてもCRISPRを用いて変異体作成を行った。そして、これらの変異体についても、クッペル胞繊毛の運動を高速度カメラを用いて撮影することで、繊毛の運動性に異常が生じることを解析した。４種類すべての変異体が揃ったことで、繊毛運動性への影響がそれぞれの変異体で異なっており、各PIHタンパク質が軸糸ダイニンの複合体形成に対して異なる機能を持つことが示唆された。さらに、精子鞭毛について、軸糸の詳細な構造をクライオ電子線トモグラフィーを用いて解析する系を構築することに成功した。この解析系では軸糸中の各軸糸ダイニンを区別して観察することが可能であり、この系を使用して、今後、脊椎動物の軸糸構造が変異体でどのように変化するかを、PIHタンパク質遺伝子の変異体をはじめ、様々な遺伝子について解析できるようになると期待される。

運動性繊毛は脊椎動物において様々な器官で機能しており、発生過程や組織機能の維持に重要な役割を果たす。繊毛の運動性には、繊毛内のモータータンパク質である軸糸ダイニンが重要である。軸糸ダイニンには多数の種類が存在が存在しており、それぞれが巨大な複合体として構築されることが知られるが、その構築過程のメカニズムについては未だ不明な点が多い。本研究では、軸糸ダイニンの複合体形成を制御する因子として示唆されるPIHタンパク質ファミリーについて解析を行った。脊椎動物が持つ４種類のPIHタンパク質(PIH1d1, PIH1d2, PIH1d3/Twister, Ktu/Dnaaf2)について、ゼブラフィッシュを用いて変異体を作成し、表現系の解析を行った。本年度は、既に作成済みのpih1d1、pih1d2の変異体に加え、twister、ktuについてもCRISPRを用いて変異体作成を行った。そして、これらの変異体についても、クッペル胞繊毛の運動を高速度カメラを用いて撮影することで、繊毛の運動性に異常が生じることを解析した。４種類すべての変異体が揃ったことで、繊毛運動性への影響がそれぞれの変異体で異なっており、各PIHタンパク質が軸糸ダイニンの複合体形成に対して異なる機能を持つことが示唆された。さらに、精子鞭毛について、軸糸の詳細な構造をクライオ電子線トモグラフィーを用いて解析する系を構築することに成功した。この解析系では軸糸中の各軸糸ダイニンを区別して観察することが可能であり、この系を使用して、今後、脊椎動物の軸糸構造が変異体でどのように変化するかを、PIHタンパク質遺伝子の変異体をはじめ、様々な遺伝子について解析できるようになると期待される。