細胞極性統御研究チーム

私たちはこれまで、試験管内でモーター分子が動くメカニズムを、一分子測定技術と遺伝子操作技術によるタンパク質改変、構造生物学を組み合わせることで研究してきました。現在私たちは、これを発展させて、細胞の中でのモーター分子の制御機構を研究しています。モーター分子は細胞の中で様々な物資をそれが必要なところへと送り届ける「細胞内の宅配便」の役割を担っています。正しい目的地へと荷物を送り届けることで、細胞の様々な機能を支えています。しかし、細胞の中でモーター分子が迷うことなく目的地へと荷物を届ける制御機構、いわば「細胞内のカーナビ」については全く判っていません。本研究チームは「細胞内のカーナビ」を最先端のイメージング技術で細胞内のモーター分子の動きを直接観察することで研究しています。たとえば、モーター分子の一つキネシンKIF5は、神経細胞では複数の突起の中で唯1本だけの軸索への輸送を担っています。私たちは最近、キネシンが走る道路に相当する微小管自体の構造が軸索とそれ以外の突起(樹状突起)で異なること、そしてその違いをキネシンが認識していることを明らかにしました。

研究テーマ

• 細胞内極性輸送の制御機構
• 細胞骨格・細胞内輸送の超解像ライブイメージング手法の開発
• 個体内での細胞骨格・細胞内輸送の高分解能イメージング技術の確立とそのための個体内ゲノム操作技術の開発

主要論文

1. Yajima, H., et al.:
   "Conformational changes in tubulin in GMPCPP and GDP-taxol Microtubules observed by cryo electron microscopy."
   J Cell Biol., 198: 315-322, 2012
2. Nakata, T., Niwa, S., Okada, Y., Perez, F., Hirokawa, N.:
   "Preferential binding of a kinesin-1 motor to GTP-tubulin-rich microtubules underlies polarized vesicle transport."
   J Cell Biol. 194: 245-255, 2011
3. Hirokawa, N., Tanaka, Y., Okada, Y.:
   "The mechanisms of kinesin motor motility: lessons from the monomeric motor KIF1A."
   Nature Reviews Molecular Cell Biology 10: 877-884, 2009
4. Okada, Y., Hirokawa, N.:
   "Observation of Nodal Cilia Movement and Measurement of Nodal Flow."
   Methods in Cell Biology, 91: 265-285, 2009
5. Hirokawa, N., Okada, Y., Tanaka, Y.:
   "Fluid Dynamic Mechanism Responsible for Breaking the Left-Right Symmetry of the Human Body: The Nodal Flow."
   Annual Review of Fluid Mechanics 41: 53-72, 2009
6. Nitta, R., Okada, Y., Hirokawa, N.:
   "Structural model for strain-dependent microtubule activation of Mg-ADP release from kinesin."
   Nature Structural and Molecular Biology 15: 1067-1075, 2008
7. Hirokawa, N., Tanaka, Y., Okada, Y., Takeda, S.:
   "Nodal flow and the generation of left-right asymmetry."
   Cell 125: 33-45, 2006
8. Tanaka, Y., Okada, Y., Hirokawa, N.:
   "FGF-induced vesicular release of Sonic hedgehog and retinoic acid in leftward nodal flow is critical for left-right determination."
   Nature. 435:172-7. 2005
9. Okada, Y., Takeda, S., Tanaka, Y., Izpisúa-Belmonte, J.C., Hirokawa, N.:
   "Mechanism of nodal flow: a conserved symmetry breaking event in left-right axis determination."
   Cell. 121:633-44. 2005
10. Nishinari, K., Okada, Y., Schadschneider, A., Chowdhury, D.:
    "Intracellular transport of single-headed molecular motors KIF1A."
    Phys Rev Lett. 95:118101. 2005