岡山理科大学プロジェクト研究推進事業
（２０２５年度清水）

新規微小管付随タンパク質CCMAのin vitro 微小管再構築実験

　研究代表者

　岡山理科大学　理工学研究科　自然科学専攻　博士課程1年　清水大樹

　研究メンバー

　生命科学部　生物科学科　准教授　濱田隆宏

　研究概要　

　本研究では、微小管構造物の構築や機能発現に必要な新規微小管付随タンパク質CCMA の機能解析を行う。これまでの申請者による研究により、CCMA は「微小管の伸長とカタストロフの発生を抑制するという機能」や「微小管のプラス端に局在する機能」、「微小管への結合能」といった機能を有することが明らかになっている。そこで本研究では、これらのCCMAの機能がCCMA単独で引き起こされているのか、もしくは他のMAPsと協調的に働いた結果で引き起こされているのかをin vitroの微小管再構築実験系により明らかにする。
　さらに、もし他のMAPsと協調的に働いた結果で引き起こされていた場合に備えて、微小管プラス端局在因子（MOR1, EB1, CLASP, SPR2, Kin7.4）の各欠失変異体において、CCMAタンパク質がどのように関わっているを明らかにするための形質転換体作出準備を行う。

　研究目的　

①本研究の背景と着想に至った経緯

　微小管は真核生物に共通して存在し、その役割は多岐にわたる。植物では動物や菌類にはない独特な微小管構造物が構築され、植物特有の役割を果たしている。例えば、植物は光のない場所では「もやし」となり、光がある場所では「双葉を展開する」。この「もやし」になるためには植物細胞が細長く伸び、「双葉を展開する」ためには細胞を短く保ち、細胞分裂を活性化する必要がある。微小管はこの細胞伸長方向と細胞分裂方向の制御に関わっている。間期の表層微小管はセルロース繊維の配向を制御することにより、細胞の伸長方向を制御する。また分裂期の微小管構造物である分裂準備帯、紡錘体、フラグモプラストはそれぞれ分裂方向制御、染色体分配、細胞質分裂に関わっている。これらの微小管構造物の構築や機能発現には微小管付随タンパク質群（MAPs）が必要不可欠であり、MAPsの機能を解明することで植物の微小管制御メカニズムを明らかにすることができる。
　本研究では、これまでに植物体で明らかにしてきたCCMAの機能を、試験管内で再構築したin vitro 実験系によって解析することを目指す。欠失変異体での解析はとても重要であるが、その一方で細胞内では恒常性維持機構が働き、遺伝子の欠失で起きた異常が、他のタンパク質の発現増加や機能増強により、軽減されている可能性がある。またCCMAの機能発現にCCMAの相互作用タンパク質が必要である可能性もある。そのため研究者らはCCMA ファミリーの更なる機能解析の手段として、tubulinとCCMAだけが存在するin vitro実験系を構築し、CCMAの有無により微小管動態がどのように変化するかを解析する必要があると考えた。

②本研究の目的と研究期間内の目標

　本研究の目的は、CCMA タンパク質の機能をin vitroの微小管再構築実験系において解析することである。本研究は以下の３項目に関して解析を行って成果を出すことを目標とする。
（研究項目１）これまでに申請者が変異体解析で明らかにしてきたCCMA family が持つ「微小管の伸長とカタストロフの発生を抑制するという機能」や「微小管のプラス端に局在する機能」、「微小管への結合能」がCCMA 単独で引き起こされているのか、もしくは他のMAPs と協調的に働いた結果で引き起こされているのかを明らかにする。またこのin vitro解析を行うためのin vitroの微小管再構築実験系の立ち上げを行う。
（研究項目2）CCMAが持つタンパク質の各ドメインがこれらのCCMA機能において必要かどうかを明らかにするために、短縮型CCMAタンパク質を用いた解析を行う。
（研究項目3）in vitro の解析で他のMAPs と協調的に働いた結果で引き起こされている場合に備えて、各MAPs変異体におけるCCMAの局在解析やCCMA変異体における各MAPsの局在解析のための形質転換植物を作出する。