2-8 タンパク質分子の機能解明と産業利用のための総合的基盤研究●代表者

中里勝芳（物理生命システム科学科・教授）●分担者

茶圓茂（物理生命システム科学科・教授）

斎藤稔（物理生命システム科学科・教授）

金子寛生（物理生命システム科学科・教授）【研究の目的および概要】
生体の中で重要なはたらきを担っているタンパク質を研究対象とし，その機能について原子レベルで解明することを目指す。それに基づき，様々な生命現象の仕組みに関するより深い理解を目指す。また，いくつかのタンパク質については，それらの産業への利用に視野を向けた応用的側面についても可能な限り検討を試みる。
【研究の結果】
アブミ骨固着による伝音性難聴を伴う近位端指節癒合症（SYM-1）の家系において，新規の NOG 遺伝子ヘテロ変異（p.R136C）を有する臨床例を発見し，難聴が起こる分子メカニズムを解明した（金子）。
自作した二偏光分岐光学装置を用いて，まだらに蛍光標識したアクチンフィラメントがミオシンフィラメント上を滑走運動する様子を観察したところ，一定時間毎に，ある一点の蛍光の S 偏光と P 偏光が交互に見られた（茶圓）。
単一細胞の挙動を顕微鏡で観察するために，単一の細胞を収納することのできるマイクロサイズの穴をポリスチレン粒子を二次元的に集積させて作製することに成功した。この穴の直径は 3 マイクロメータであり，シアノバク
テリア Synechocystis. sp.strainPCC6803 一個を収納できることが明らかになった（中里）。
レーザー共焦点顕微鏡を用いたカルシウムイメージングにおいて，Ca2+ 感受性蛍光色素として最近開発された
Cal-520 を用いたところ，蛍光強度変化が大きく，SN 比が高く，より神経活動を捉えやすくなった（斎藤）。
【研究の考察・反省】
変異病の構造生物学的な解析を１０年間行ってきたが，今回は BMP とノギンの関係に加え，ヘパラン硫酸の機能も関連させ，極めて詳細かつ妥当な発症メカニズムを提案することができたと考える（金子）
これまで，アクチンフィラメントはモノマーミオシン上を回転しながら滑走することがわかっていたが，ミオシンフィラメント上でも回転する（約 0.8 μ m 滑走運動するごとに 1 回転）ことがこの実験でわかった（茶圓）。
細胞をトラップできるマイクロアレイを作製することに成功したが，マイクロアレイへの細胞の取り込み率を高めるためには容器作製の条件や容器の表面処理の方法についてさらに検討する必要がある（中里）。
CORT がマウス海馬歯状回領域において１神経細胞あたりの活動数を減少させることが分かった。一方で，
CORT は同期して活動する細胞数を増加させ，海馬に異常な神経活動状態を引き起こした（斎藤）。
【研究発表】
1. 金子寛生 “医学研究分野への計算構造生物学の応用” 名古屋市立大学大学院医学研究科 第 50 回分子研セミナー（2014）
2. 奥山 隆英 ，山岸良介，島田次郎，安原徳子，米田悦啓，金子寛生，“転写因子と核内輸送因子の複合体構造の予測”
第 87 回日本生化学会大会（2014）
3. 安原徳子，山岸良介，金子寛生，米田悦啓 “核輸送による遺伝子発現制御と細胞運命決定のメカニズム”
第 87 回日本生化学会大会（2014）
4. 山岸 良介 , 奥山 隆英 , 島田 次郎 , 大庭 俊太朗 , 茶圓 茂 , 安原 徳子 , 米田 悦啓 , 金子 寛生 “核輸送タンパク質と相33

互作用することにより核輸送を制御する分子の探索”

第 37 回日本分子生物学会年会 （2014）

5.Kotomi Shibata, Tsubasa Koyama, Sosuke Iwai, Shigeru Chaen “Mutations in SH1 helix affect the motile activity ofDictyostelium myosin II” 第 52 回日本生物物理学会，2014。9。26 札幌
6.Kotomi Shibata, Tsubasa Koyama, Sosuke Iwai, Shigeru Chaen, “Mutating the SH1 helix region of Dictyosterium
myosin II impairs motile activities and thermal stability” 59th Biophysical society Annual Meeting, Feb 9, 2015
Boltimore,Maryland
7. Detrended fluctuation analysis reveals temporal patterns of spontaneous oscillatory activity in the olfactory center ofthe land slug, Yoshimasa Komatsuzaki, Hirokazu Tanaka, Shohei Haga, Tamon Eto, Minoru Saito, 9th FENS Forum ofNeuroscience, July 5-9, 2014, Milan, Italy.
8. Tone-Entropy analysis on odor-evoked neuronal activities in the procerebral lobe of a slug, Yoshimasa Komatsuzaki,
Tamon Eto, Minoru Saito, 2014 International Biophysics Congress, August 3-7,2014, Brisbane, Australia.
9. チャコウラナメクジの嗅覚応答における NO 調節，石田康平，浜崎雄太，下川智也，斎藤稔，高梨文人，北村美一郎，渡辺恵，第 37 回日本神経科学大会，2014 年 9 月 11 日〜 13 日，横浜。
10. マウス海馬スライスに見られる時空間活動パターンに対するゆらぎ解析，浜崎雄太，宇野祥規，和泉翔大，小山内裕美，小松崎良将，斎藤稔，第 52 回日本生物物理学会年会，2014 年 9 月 25 日〜 27 日，札幌。
11. 膜電位イメージングを用いたチャコウラナメクジ嗅覚神経回路の解析，石田康平，下川智也，浜崎雄太，小松崎良将，渡辺恵，斎藤稔，第 52 回日本生物物理学会年会，2014 年 9 月 25 日〜 27 日，札幌。
12. チャコウラナメクジの脳嗅覚中枢における匂い応答の数理解析，小松崎良将，江藤多門，斎藤稔，第 52 回日本生物物理学会年会，2014 年 9 月 25 日〜 27 日，札幌。
13.A Study on Gas Sensor Using SAW Device, Katsutoshi Sugiyama, Katsutoshi Saeki, Minoru Saito, Yoshifumi Sekine,
2014 IEEE Asia Pacific Conference Circuits and Systems, November 17-20, Okinawa.
14. ガスセンサ用櫛形電極の出力抵抗値に対する一検討，堀口拓，佐伯勝敏，斎藤稔，関根好文，第 58 回日本大学
理工学部学術講演会，2014 年 12 月 6 日，東京。
15. 匂い刺激に対するナメクジ嗅覚神経系の時空間活動パターン変化とその非線形解析，石田康平，下川智也，浜崎雄太，斎藤稔，第 24 回非線形反応と協同現象研究会，2014 年 12 月 6 日，東京。
16. 軟体動物モノアラガイの巨大ニューロンに見られる複雑な発火パターンの非線形解析，川本祥悟，相川裕貴，仲田正吾，浜崎雄太，斎藤稔，第 24 回非線形反応と協同現象研究会，2014 年 12 月 6 日，東京。
17. マウスの海馬における様々な時空間活動パターンとその非線形解析，宇野祥規，浜崎雄太，小山内裕美，斎藤稔，第 24 回非線形反応と協同現象研究会，2014 年 12 月 6 日，東京。
18. ナメクジ嗅覚神経系に見られる時空間活動パターンの膜電位イメージング，石田康平，浜崎雄太，斎藤稔，第 4回日本生物物理学会関東支部会，2015 年 3 月 9 日〜 10 日，東京。
19. 新しいカルシウム感受性色素を用いたマウス海馬スライスのレーザー共焦点イメージング，浜崎雄太，小山内裕美，宇野祥規，小原航，鈴木涼太，斎藤稔，第 4 回日本生物物理学会関東支部会，2015 年 3 月 9 日〜 10 日，東京。
【研究成果物】
1. Sawako Masuda, Kazunori Namba, Hideki Mutai, Satoko Usui, Yuko Miyanaga, Hiroki Kaneko, Tatsuo Matsunaga, “Amutation in the heparin-binding site of noggin as a novel mechanism of proximal symphalangism and conductive hearingloss” Biochemical and Biophysical Research Communications 447 496–502（2014）
2. Haruo Sugi, Shigeru Chaen, Takakazu Kobayashi, Takahiro Abe, Kazushige Kimura, Yasutake Saeki, Yoshiki Ohnuki,

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Takuya Miyakawa, Masaru Tanokura, Seiryo Sugiura “Definite Differences between In Vitro Actin-Myosin Sliding andMuscle Contraction as Revealed Using Antibodies to Myosin Head”.
PLos One. 2014 9（6）: e93272
3. Miho Kawai, Teppei Nogami, Kyohei Takano, Akinori Okumura, Katsuyoshi Nakazato, Masahiko Ikeuchi, SachikoMatsushita, “Single-Cell Trapping Using Microwell Arrays Fabricated from Self-Assembled Particle Monolayers,“Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol.603, pp. 248-255（2014）
4. 中里勝芳，“生物模倣技術と新材料・新製品開発への応用” , 第７節

鳥の翼運動を模倣したメカニカルシステムの開発，p.52-59，技術情報協会（2014 年 7 月 11 日発行）
5. 竹村貴人，中里勝芳，田島丈雅，高野洋一 “地中熱利用のための地盤条件の抽出と熱及び水力による独立電源型システムの開発”，日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要，第 49 号，155-162（2014）
6. A Study on Gas Sensor Using SAW Device, Katsutoshi Sugiyama, Katsutoshi Saeki, Minoru Saito, Yoshifumi Sekine,Proceedings of 2014 IEEE Asia Pacific Conference Circuits and Systems, B4L-C-01, pp.459-462.

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