所属
大学院理学研究科 理学専攻 生命理学 教授
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部
職名
教授
ゴシマ ゴウタ
五島 剛太
GOSHIMA, Gohta
学位 1
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博士（理学） （ 2002年3月 ）
研究キーワード 3
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スピンドル
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微小管
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細胞分裂
研究分野 1
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その他 / その他 / 細胞生物学
学歴 1
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京都大学 理学研究科
1999年4月 - 2002年3月
国名： 日本国
所属学協会 2
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日本細胞生物学会
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日本分子生物学会
受賞 3
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第15回(平成30年度)日本学術振興会賞
2019年2月 独立行政法人 日本学術振興会
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井上リサーチアウォード
2010年2月 井上科学振興財団
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HFSP Career Development Award
2008年 HFSPO
論文 68
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Live-cell imaging under centrifugation characterized the cellular force for nuclear centration in the Caenorhabditis elegans embryo
Goda M, Shribak M, Ikeda Z, Okada N, Tani T, Goshima G, Oldenbourg R, Kimura A.
bioRxiv 2024年1月
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Genome sequence and cell biological toolbox of the highly regenerative, coenocytic green feather alga Bryopsis
Ochiai KK, Hanawa D, Ogawa HA, Tanaka H, Uesaka K, Edzuka T, Shirae-Kurabayashi M, Toyoda A, Itoh T, Goshima G.
bioRxiv 2023年11月
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Yoshida, MW; Oguri, N; Goshima, G
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 64 巻 ( 9 ) 頁： 1106 - 1117 2023年9月
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Kurita, G; Goshima, G; Uesaka, K
MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS 12 巻 ( 5 ) 2023年5月
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Yoshida, MW; Hakozaki, M; Goshima, G
NATURE PLANTS 9 巻 ( 5 ) 頁： 733 - + 2023年5月
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Ta, KN; Yoshida, MW; Tezuka, T; Shimizu-Sato, S; Nosaka-Takahashi, M; Toyoda, A; Suzuki, T; Goshima, G; Sato, Y
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 64 巻 ( 3 ) 頁： 336 - 351 2023年3月
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Yoshida, M; Hakozaki, M; Goshima, G
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 34 巻 ( 2 ) 頁： 497 - 498 2023年2月
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Spindle motility skews division site determination during asymmetric cell division in Physcomitrella
Kozgunova, E; Yoshida, MW; Reski, R; Goshima, G
NATURE COMMUNICATIONS 13 巻 ( 1 ) 2022年5月
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Mitotic spindle formation in the absence of Polo kinase 招待有り 査読有り
Kim, J; Goshima, G
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 119 巻 ( 12 ) 頁： e2114429119 2022年3月
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Division site determination during asymmetric cell division in plants 査読有り
Yi, PS; Goshima, G
PLANT CELL 34 巻 ( 6 ) 頁： 2120 - 2139 2022年3月
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Molines, AT; Lemière, J; Gazzola, M; Steinmark, IE; Edrington, CH; Hsu, CT; Real-Calderon, P; Suhling, K; Goshima, G; Holt, LJ; Thery, M; Brouhard, GJ; Chang, F
DEVELOPMENTAL CELL 57 巻 ( 4 ) 頁： 466 - + 2022年2月
-
Growth and division mode plasticity is dependent on cell density in marine-derived black yeasts 査読有り
Goshima, G
GENES TO CELLS 27 巻 ( 2 ) 頁： 124 - 137 2022年2月
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Fifteen compelling open questions in plant cell biology 査読有り
Roeder, AHK; Otegui, MS; Dixit, R; Anderson, CT; Faulkner, C; Zhang, Y; Harrison, MJ; Kirchhelle, C; Goshima, G; Coate, JE; Doyle, JJ; Hamant, O; Sugimoto, K; Dolan, L; Meyer, H; Ehrhardt, DW; Boudaoud, A; Messina, C
PLANT CELL 34 巻 ( 1 ) 頁： 72 - 102 2022年1月
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Cell tip growth underlies injury response of marine macroalgae 招待有り 査読有り
Shirae-Kurabayashi, M; Edzuka, T; Suzuki, M; Goshima, G
PLOS ONE 17 巻 ( 3 ) 頁： e0264827 2022年
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Tsuchiya, K; Goshima, G
JOURNAL OF CELL BIOLOGY 220 巻 ( 12 ) 2021年12月
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The 3D architecture and molecular foundations of de novo centriole assembly via bicentrioles 査読有り
Pereira, SG; Sousa, AL; Nabais, C; Paixao, T; Holmes, AJ; Schorb, M; Goshima, G; Tranfield, EM; Becker, JD; Bettencourt-Dias, M
CURRENT BIOLOGY 31 巻 ( 19 ) 頁： 4340 - + 2021年10月
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Plant stem cell research is uncovering the secrets of longevity and persistent growth 査読有り
Umeda, M; Ikeuchi, M; Ishikawa, M; Ito, T; Nishihama, R; Kyozuka, J; Torii, KU; Satake, A; Goshima, G; Sakakibara, H
PLANT JOURNAL 106 巻 ( 2 ) 頁： 326 - 335 2021年4月
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Tsuchiya, K; Hayashi, H; Nishina, M; Okumura, M; Sato, Y; Kanemaki, MT; Goshima, G; Kiyomitsu, T
CURRENT BIOLOGY 31 巻 ( 1 ) 頁： 115 - + 2021年1月
-
Yi, PS; Goshima, G
CURRENT BIOLOGY 30 巻 ( 14 ) 頁： 2860 - + 2020年7月
-
Yi, PS; Goshima, G
PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL 18 巻 ( 3 ) 頁： 599 - 601 2020年3月
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Leong, SY; Edzuka, T; Goshima, G; Yamada, M
PLANT CELL 32 巻 ( 3 ) 頁： 683 - 702 2020年3月
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Kozgunova, E; Goshima, G
SCIENTIFIC REPORTS 9 巻 2019年10月
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Editorial overview: Cell division - from molecules to tissues 招待有り 国際共著 国際誌
Goshima, G; Bellaïche, Y
CURRENT OPINION IN CELL BIOLOGY 60 巻 頁： III - V 2019年10月
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Kozgunova, E; Nishina, M; Goshima, G
ELIFE 8 巻 2019年3月
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<i>Drosophila</i> kinesin-8 stabilizes the kinetochore-microtubule interaction 査読有り 国際誌
Edzuka, T; Goshima, G
JOURNAL OF CELL BIOLOGY 218 巻 ( 2 ) 頁： 474 - 488 2019年2月
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Moss Kinesin-14 KCBP Accelerates Chromatid Motility in Anaphase 査読有り 国際誌
Yoshida, MW; Yamada, M; Goshima, G
CELL STRUCTURE AND FUNCTION 44 巻 ( 2 ) 頁： 95 - 104 2019年
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Identification of 15 New Bypassable Essential Genes of Fission Yeast 査読有り 国際共著 国際誌
Takeda, A; Saitoh, S; Ohkura, H; Sawin, KE; Goshima, G
CELL STRUCTURE AND FUNCTION 44 巻 ( 2 ) 頁： 113 - 119 2019年
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Microtubule nucleation and organization without centrosomes 招待有り 査読有り 国際誌
Yi, PS; Goshima, G
CURRENT OPINION IN PLANT BIOLOGY 46 巻 頁： 1 - 7 2018年12月
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Yamada, M; Goshima, G
PLANT CELL 30 巻 ( 7 ) 頁： 1496 - 1510 2018年7月
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SPIRAL2 Stabilises Endoplasmic Microtubule Minus Ends in the Moss <i>Physcomitrella patens</i> 査読有り 国際誌
Leong, SY; Yamada, M; Yanagisawa, N; Goshima, G
CELL STRUCTURE AND FUNCTION 43 巻 ( 1 ) 頁： 53 - 60 2018年
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Tungadi, EA; Ito, A; Kiyomitsu, T; Goshima, G
JOURNAL OF CELL SCIENCE 130 巻 ( 21 ) 頁： 3676 - 3684 2017年11月
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Cytoplasmic MTOCs control spindle orientation for asymmetric cell division in plants
Kosetsu, K; Murata, T; Yamadaa, M; Nishina, M; Boruc, J; Hasebe, M; Van Damme, D; Goshima, G
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 114 巻 ( 42 ) 頁： E8847 - E8854 2017年10月
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14-3-3 regulation of Ncd reveals a new mechanism for targeting proteins to the spindle in oocytes
Beaven, R; Bastos, RN; Spanos, C; Romé, P; Cullen, CF; Rappsilber, J; Giet, R; Goshima, G; Ohkura, H
JOURNAL OF CELL BIOLOGY 216 巻 ( 10 ) 頁： 3029 - 3039 2017年10月
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Multiple kinesin-14 family members drive microtubule minus end-directed transport in plant cells
Yamada, M; Tanaka-Takiguchi, Y; Hayashi, M; Nishina, M; Goshima, G
JOURNAL OF CELL BIOLOGY 216 巻 ( 6 ) 頁： 1705 - 1714 2017年6月
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Mitotic Spindle Assembly in Land Plants: Molecules and Mechanisms 招待有り 査読有り 国際誌
Yamada, M; Goshima, G
BIOLOGY-BASEL 6 巻 ( 1 ) 2017年3月
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Shortening of Microtubule Overlap Regions Defines Membrane Delivery Sites during Plant Cytokinesis
de Keijzer, J; Kieft, H; Ketelaar, T; Goshima, G; Janson, ME
CURRENT BIOLOGY 27 巻 ( 4 ) 頁： 514 - 520 2017年2月
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Intra-spindle Microtubule Assembly Regulates Clustering of Microtubule-Organizing Centers during Early Mouse Development 査読有り
Watanabe S, Shioi G, Furuta Y, Goshima G.
Cell Rep 15 巻 頁： 54-60 2016年4月
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Augmin shapes the anaphase spindle for efficient cytokinetic furrow ingression and abscission 査読有り
Uehara R, Kamasaki T, Hiruma S, Poser I, Yoda K, Yajima J, Gerlich DW, Goshima G.
Mol Biol Cell 27 巻 頁： 812-27 2016年3月
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Live Cell Microscopy-Based RNAi Screening in the Moss Physcomitrella patens 招待有り
Miki T, Nakaoka Y, Goshima G.
Methods Mol Biol 1470 巻 頁： 225-46 2016年
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Imaging Mitosis in the Moss Physcomitrella patens 招待有り
Yamada M, Miki T, Goshima G.
Methods Mol Biol 1413 巻 頁： 263-82 2016年
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Five factors can reconstitute all three phases of microtubule polymerization dynamics 査読有り
Moriwaki T, Goshima G
J Cell Biol 215 巻 ( 3 ) 頁： 357 2016年
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The microtubule catastrophe promoter Sentin delays stable kinetochore-microtubule attachment in oocytes. 査読有り
Głuszek AA, Cullen CF, Li W, Battaglia RA, Radford SJ, Costa MF, McKim KS, Goshima G, Ohkura H.
J Cell Biol 211 巻 頁： 1113-20 2015年12月
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Microcephaly protein Asp focuses the minus ends of spindle microtubules at the pole and within the spindle. 査読有り
Ito A, Goshima G.
J. Cell Biol. 211 巻 頁： 999-1009 2015年12月
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Clustering of a kinesin-14 motor enables processive retrograde microtubule-based transport in plants
Jonsson E, Yamada M, Vale RD, Goshima G.
Nature Plants 1 巻 頁： 15087 2015年6月
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RNAi screening identifies the armadillo repeat-containing kinesins responsible for microtubule-dependent nuclear positioning in Physcomitrella patens.
Miki T, Nishina M, Goshima G.
Plant Cell Physiol. 56 巻 ( 4 ) 頁： 737-749 2015年1月
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Cytoplasmic nucleation and atypical branching nucleation generate endoplasmic microtubules in Physcomitrella patens 査読有り
Nakaoka Y, Kimura A, Tani T, Goshima G.
Plant Cell 27 巻 ( 1 ) 頁： 228-242 2015年1月
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NACK kinesin is required for metaphase chromosome alignment and cytokinesis in the moss Physcomitrella patens.
Naito H, Goshima G.
Cell Structure and Function. 40 巻 ( 1 ) 頁： 31-41 2015年
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Gohta Goshima: questing for answers on the mitotic spindle
Goshima G, Sedwick C.
J Cell Biol 2014年7月
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Identification of the augmin complex in the filamentous fungus Aspergillus nidulans.
Edzuka T, Yamada L, Kanamaru K, Sawada H, Goshima G.
PLoS One 2014年7月
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Endogenous localizome identifies 43 mitotic kinesins in a plant cell
Miki T, Naito H, Nishina M, Goshima G.
Proc Natl Acad Sci U S A 2014年5月
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Friction on MAP determines its traveling direction on microtubules.
2014年4月
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Genes involved in centrosome-independent mitotic spindle assembly in Drosophila S2 cells
Proc Natl Acad Sci U S A 110 巻 ( 49 ) 頁： 19808-13 2013年12月
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Loss of a Rho-Regulated Actin Nucleator, mDia2, Impairs cytokinesis during mouse fetal erythropoiesis.
Watanabe S, De Zan T, Ishizaki T, Yasuda S, Kamijo H, Yamada D, Aoki T, Kiyonari H, Kaneko H, Shimizu R, Yamamoto M, Goshima G, Narumiya S.
5 巻 ( 4 ) 頁： 926-32 2013年11月
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MICROTUBULE-ASSOCIATED PROTEIN65 is essential for maintenance of phragmoplast bipolarity and formation of the cell plate in Physcomitrella patens.
Kosetsu K, de Keijzer J, Janson ME, Goshima G.
Plant Cell 2013年11月
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Augmin-dependent microtubule nucleation at microtubule walls in the spindle. 査読有り
Kamasaki T, O'Toole E, Kita S, Osumi M, Usukura J, McIntosh JR, Goshima G.
J. Cell Biol. 202 巻 ( 1 ) 頁： 25-33 2013年
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Aurora B and Kif2A control microtubule length for assembly of a functional central spindle during anaphase. 査読有り
Uehara R, Tsukada Y, Kamasaki T, Poser I, Yoda K, Gerlich DW, Goshima G.
202 巻 ( 4 ) 頁： 623-36 2013年
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An inducible RNA interference system in Physcomitrella patens reveals a dominant role of augmin in phragmoplast microtubule generation 査読有り
Nakaoka Y, Miki T, Fujioka R, Uehara R, Tomioka A, Obuse C, Kubo M, Hiwatashi Y, Goshima G.
Plant Cell 24 巻 ( 4 ) 頁： 1478-93 2012年4月
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Reconstitution of dynamic microtubules with Drosophila XMAP215, EB1, and Sentin 査読有り
Li W, Moriwaki T, Tani T, Watanabe T, Kaibuchi K, Goshima G.
J. Cell Biol. 199 巻 ( 5 ) 頁： 849-62 2012年
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Identification of a TPX2-like microtubule-associated protein in Drosophila. 査読有り
Goshima G.
PLoS One 6 巻 頁： e28120 2011年11月
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EB1 promotes microtubule dynamics by recruiting Sentin in Drosophila cells. 査読有り
Li W, Miki T, Watanabe T, Kakeno M, Sugiyama I, Kaibuchi K, Goshima G.
J Cell Biol. 193 巻 ( 6 ) 頁： 973-983 2011年6月
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Control of mitotic spindle length. 招待有り 査読有り
Goshima G, Scholey JM.
Annu Rev Cell Dev Biol 26 巻 頁： 21-57 2010年11月
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Functional central spindle assembly requires de novo microtubule generation in the interchromosomal region during anaphase. 査読有り
Uehara R, Goshima G.
Journal of Cell Biology 191 巻 頁： 259-267 2010年10月
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Determinants of myosin II cortical localization during cytokinesis. 査読有り
Uehara R, Goshima G, Mabuchi I, Vale RD, Spudich JA, Griffis ER.
Current Biology 22 巻 頁： 1080-1085 2010年6月
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*New look inside the spindle: microtubule-dependent microtuble generation within the spindle. 招待有り 査読有り
Goshima G, Kimura A
Current Opinion in Cell Biology Epub 巻 2010年2月
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*The augmin complex plays a critical role in spindle microtubule generation for mitotic progression and cytokinesis in human cells. 査読有り
Uehara R, Nozawa RS, Tomioka A, Petry S, Vale RD, Obuse C, Goshima G.
Proc Natl Acad Sci U S A. 106 巻 頁： 6998-7003 2009年4月
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*Augmin: a protein complex required for centrosome-independent microtubule generation within the spindle 査読有り
Gohta Goshima, Mirjam Mayer, Nan Zhang, Nico Stuurman, Ronald D. Vale
Journal of Cell Biology 181 巻 頁： 421-429 2008年5月
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Functional genomic screen reveals genes involved in lipid-droplet formation and utilization. 査読有り
Guo Y, Walther TC, Rao M, Stuurman N, Goshima G, Terayama K, Wong JS, Vale RD, Walter P, Farese RV.
Nature 453 巻 ( 7195 ) 頁： 657-661 2008年5月
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*Genes required for mitotic spindle assembly in Drosophila S2 cells 査読有り
Gohta Goshima, Roy Wollman, Sarah S. Goodwin, Nan Zhang, Jonathan M. Scholey, Ronald D. Vale and Nico Stuurman.
Science 316 巻 ( 5823 ) 頁： 417-421 2007年7月
書籍等出版物 3
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酵母の分裂様式の多様性・可塑性について
栗田岳歩、五島剛太（ 担当： 共著）
2023年10月
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Assessment of mitotic spindle phenotypes in Drosophila S2 cells.
Gohta Goshima（ 担当： 単著）
Methods Cell Biol. 2010年
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RNAi in Drosophila S2 cells as a tool for studying cell cycle progression
Bettencourt-Dias M, Goshima G.（ 担当： 共著）
Methods Mol Biol. 2009年
講演・口頭発表等 12
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Asymmetric cell division in the absence of centrosomes in plants 招待有り 国際会議
Gohta Goshima
EMBO Workshop "Centrosomes in development, disease and evolution" 2023年9月27日
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Mitotic cell division in Physcomitrella 招待有り 国際会議
Gohta Goshima
SEB Centenary Conference 2023 2023年7月5日
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Microtubule and motors in plants 招待有り 国際会議
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Evolutionary replacement of genes required for cell division and intracellular transport. 招待有り 国際会議
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Convention and novelty - studying typical cellular processes in atypical cell models 招待有り 国際会議
2022年11月30日
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細胞分裂の宝探し 招待有り
五島剛太
細胞分裂研究会 2022年7月28日
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Growth and division mode plasticity is dependent on in marine-derived black yeasts
2021年12月2日
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Microtubule generation within the spindle 国際会議
FASEB meeting “Mitotic spindle assembly and function"
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Genome-wide RNAi Screen Identifies Genes Required for Mitotic Spindle Formation in Animal Cells 国際会議
9th EMBL-NIBB joint symposium on Functional Imaging
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Microtubule generation within the mitotic spindle
2nd International Symposium on Bio-nanosystems
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Roles of Dgt-dependent microtubule generation in mitosis
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Mechanisms of Microtubule Generation during Mitotic Spindle Assembly 国際会議
Gordon Research Conference (Motile and Contractile Systems)
共同研究・競争的資金等の研究課題 2
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Plasticity of non-centrosomal microtubule networks
2011年10月 - 2014年9月
資金種別：競争的資金
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細胞分裂装置が働く仕組みの研究
2011年2月 - 2014年3月
最先端・次世代研究開発プログラム
資金種別：競争的資金
科研費 16
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研究課題/研究課題番号：22K19308 2022年6月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：6370000円 （ 直接経費：4900000円 、 間接経費：1470000円 ）
動物・植物・酵母の方法論を適用し、海藻の分子細胞生物学の基盤確立に挑戦する。もし研究が成功すれば、モデル動植物で日常的に行われている実験が可能になる系が初めて立ち上がることになり、波及効果は大きい。海藻の発生、細胞生理、環境応答、受精などの知見の蓄積を加速させるなど、これまでの海藻の生物学の体系を大きく変革させる潜在性を有する。また、モデル海藻と共生細菌から生理活性物質「海藻ホルモン」を見つけ出すことで創薬分野などへの貢献が見込めるなど、研究成果の多分野への波及が見込める。
モデル動植物（線虫、シロイヌナズナ等）は、ヒトの体の発生、病気の理解や、植物育種のための基盤技術創生などに大きな貢献を果たしてきたが、海藻については、モデル実験系が存在しないことで、発生、細胞生理、環境応答、受精など、あらゆる分野において知見が決定的に欠けている。先端テクノロジーを使った育種を見据えて、海藻の生物学を理解するためには、実験系の構築は重要である。本研究では、実験モデルとなる海藻を確立することが目標である。
モデルとしての条件として4つ考えられる。1)幅広い種に備わる特徴的な性質を有していること。2)実験室での培養が容易であること。例えば無性増殖する種は有力である。3)ライブセルイメージングや免疫染色といった細胞生物学手法が適用できること。4)分子遺伝学操作ができること。
初年度、以下の成果が上がった。
１） 採取した海藻のうち、緑藻・ハネモについて、微小管やアクチンの免疫染色に成功し、細胞骨格がどのように発達しているかを共焦点顕微鏡で可視化することができた。
２）海藻にはしばしば形態形成を制御する共生細菌が存在すると考えられている。しかし、形質転換等の操作や将来のゲノム配列の決定時には、無菌培養された海藻を使用することが望ましい。そこで、抗生物質を用いた殺菌を試したところ、抗生物質存在下ではハネモの成長が著しく阻害された。共生細菌が生育に必須の役割を担っていることが示唆された。
３）ハネモの全ゲノム配列を決定すべく、DNAを抽出しシークエンシングした（葉緑体、ミトコンドリア、核）。現在、ハネモがどういった特徴的な遺伝子を有しているか、解析を進めている。
当初予定していた３テーマについて、いずれも進展が見られたため。
モデルとしての条件を満たす海藻を見つけ出し基礎技術を確立するためには、
（１）ハネモゲノムの解読、（２）必須共生細菌の同定、（３）細胞内ダイナミクスの可視化、は重要である。２３年度もこの3つを柱に研究を進める。特に、ハネモゲノムのRaw dataは得られたため、これを解析すればゲノムの全貌が明らかになると期待している。 -
研究課題/研究課題番号：22H02644 2022年4月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：17290000円 （ 直接経費：13300000円 、 間接経費：3990000円 ）
細胞が対称あるいは非対称に分裂し、同一のあるいは互いに異なる性質を持つ娘細胞を作り出すことは、多細胞生物の発生に必要である。娘細胞の性質の差異には、細胞分裂面がどこにできるかが鍵となる。ヒメツリガネゴケの幹細胞で細胞分裂研究を展開してきた。そして最近、この系では分裂中に分裂面が決定されること強く示唆するデータを得た。本研究では、この独自に見出した分裂面決定過程がどのタンパク質のどのような働きにより駆動されるのかを明らかにする。さらに、見出した機構が他の細胞種で保存されているか、検証する。
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研究課題/研究課題番号：22H04717 2022年4月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：7800000円 （ 直接経費：6000000円 、 間接経費：1800000円 ）
分枝、分岐は細胞壁を有する生物一般の代表的な成長様式の一つで、しばしば周期性を示す。本研究では、周期的な分枝形成の原理の解明を目指す。最近、微小管系輸送モーター・キネシンの１種の変異により、通常は細胞あたり一度に一つしかできない分枝が複数生じ、ヒメツリガネゴケ原糸体の分枝周期性が変調することを見出した。そこで、キネシンにより何が運ばれるかを突き止め、次の仮説を検証する。「キネシンは分枝成長に必要な物質を運び続け他の場所への物質集積を防ぐことで分枝を一箇所だけに限定させる。」
分枝、分岐は植物に限らず細胞壁を有する生物一般の代表的な成長様式の一つであり、しばしば周期性を示す。最近、ヒメツリガネゴケの原糸体の分枝形成に周期性を持たせる鍵分子候補を見出した。それは植物に固有の微小管系輸送モーター・ARKキネシンであった。ARKの変異により通常は細胞あたり一度に一つしかできない分枝が複数生じ、原糸体の分枝周期性が変調した。この表現型は微小管上の輸送活性を失ったARKの発現ではレスキューされなかったこと、また、分枝では微小管の配向が定まっていたことから、次のような仮説が立てられた。すなわち、「周期的な分枝形成の鍵は、ARKが分枝成長に必要な物質を運び続け他の場所への物質集積を防ぐことで分枝を一箇所だけに限定させることである。」本研究ではまず、ヒメツリガネゴケでこの仮説を検証する。具体的には、ARKキネシンにより何が運ばれることが周期的な分枝形成に必要なのかを突き止める。さらに、ヒメツリガネゴケで得られた知見が他の生物種でも保存されているのかを検証する。
<BR>
初年度、ヒメツリガネゴケを用いた遺伝学的解析とライブ細胞観察により、ARKキネシンが多様な積荷（細胞核、葉緑体、ミトコンドリアなど）を輸送するトランスポーターであることを見出した。ARK変異体では細胞の極性化と成長に重要なアクチン制御分子RopGEF3およびRopGEF6の細胞先端蓄積に異常が生じた。さらに、RopGEF3の細胞先端への強制的な局在化によりARK変異体の成長異常は抑制された。すなわち、ARKによるアクチン制御因子輸送がヒメツリガネゴケ細胞の極性確立や成長に必要であることがわかった（Yoshida et al. in press）。
予定していた実験を進めて、結果をまとめた論文が公表されるに至ったため。
これまでの研究により、植物にもキネシンが複数の積荷に結合し長距離輸送する機構が存在することがわかった。また、動物や菌類ではすでに報告されていた微小管依存的輸送による細胞極性の制御が植物でも見られたことから、この機構の一般性が示唆された。一方で、植物がARKという独特なキネシンを用いる理由は未解明で、今後は他生物種での保存性にも着目した研究を展開したい。 -
ライブ顕微イメージングを通した海生真菌類の多様性と表現型可塑性の研究
研究課題/研究課題番号：22H04884 2022年4月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：8320000円 （ 直接経費：6400000円 、 間接経費：1920000円 ）
海には多様な真菌類（糸状菌、酵母）が生息しているが、同じ微生物のバクテリアと比べても、生態系は全く掴めていないのが現状である。さらに、最近、実験所の前の海で採集した海生酵母数種について、増殖表現型に可塑性があることを発見した。これまで実験室でプレート培養し記載されてきた成長や分裂の様式は、再検討が必要である。本研究では、海生真菌類の多様性の把握に加え、海生真菌類はどのような様式で増殖しているのかをライブ顕微鏡観察により明らかにすること、そして、表現型の可塑性の基盤となる分子機構の解明を目指す。
海には多様な真菌類（糸状菌、酵母）が生息しているが、同じ微生物のバクテリアと比べても、生態系は全く掴めていないのが現状である。さらに最近、実験所の前の海で採集した海生酵母数種について、増殖表現型に可塑性があることを発見した。これまで実験室でプレート培養し記載されてきた成長や分裂の様式は、再検討が必要である。本研究では、海生真菌類の多様性の把握に加え、自然環境で海生真菌類は実際にどのような様式で増殖しているのかを明らかにすること、そして、表現型の可塑性の基盤となる分子機構の解明を目指す。具体的には、以下の3点が目標である。1) 実験室で実際の環境をミミックした条件を作り、ポストコッホ生態系の中での成長、分裂様式を明らかにする。2) 遺伝学解析を通じて表現型可塑性の分子基盤を明らかにする。3) 調査の手が及びにくい海域や他の生物に寄生する真菌類を採集、同定し、多様性の理解を深めるとともに、表現型可塑性の一般性を調べる。
初年度、各地で取得した海水、泥、生物片などから真菌類のサンプリングを行った。プレート上での単離、DNAバーコード配列解析により、新たに数十種の真菌類が同定された。糸状菌と酵母が含まれていた。種が不明のものも複数取得された。ライブセルイメージングにより、細胞密度に応じて成長・分裂モードを変換する種も複数見出された。
黒色酵母の同定不能種NU30とNU200については、培養後にDNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いて全ゲノム配列を決定した。系統樹解析の結果、両種はDothideomycetes綱に属する未記載種であることがわかった（Kurita et al. in press）。
期待していた通り新しい真菌類の培養に成功したことに加え、２種の全ゲノム配列を決定して論文発表が確定したため。
（１）海生真菌類の新たな単離、（２）ポストコッホ生態系の中での成長、分裂様式の検証、（３）表現型可塑性の分子基盤の解明、を引き続き３本柱に据え、研究を継続する。特に、表現型可塑性の分子基盤については、生物進化実験を用いた変異体の取得を通じて原因遺伝子、シグナル伝達経路解明へと迫るアプローチを考えている。 -
研究課題/研究課題番号：19K22383 2019年6月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：6500000円 （ 直接経費：5000000円 、 間接経費：1500000円 ）
分裂酵母を材料に、通常の培養条件で増殖に必須であることが知られている遺伝子を完全に失った細胞の増殖能力を実験的に回復させることを試みる。そして、増殖機能が回復した要因を分子レベルで突き止めることで、その必須遺伝子のロスを代替するサブ機構を明らかにする。多くの遺伝子を解析することで、必須遺伝子を失うという生物進化上のイベントについて、その一般的仕組みを考察する。たとえば、現在の主要機構が発達したのは必然だったのか、あるいは別の進化の方向性もあり得たのか、議論する。
細胞分裂を制御する遺伝子は広い生物種で共通していることが多いが、一方で、特定の遺伝子を持っていない生物種もある。この場合、その生物種は進化の過程で、まだ私たちが把握できていない遺伝子を使った機構を発達させたと考えられる。本研究では、実験室内で生物の遺伝子変異を蓄積していく方法により、細胞分裂に必須とされてきた遺伝子をひとつ失った酵母が、代替機構を発達させることで致死性を回避し増殖し続けられる例を示すことに成功した。
酵母を使った実験で、細胞分裂に必須と考えられていたタンパク質リン酸化酵素Poloをなくしても、別のタンパク質リン酸化酵素CK1を介した予想外の細胞分裂制御機構が働くことがわかった。両者の同様の関係性は、ヒトの癌患者由来の培養細胞においても確かめられた。Poloの阻害剤は抗癌剤として有力視されているが、癌細胞の分裂（増殖）を抑えるためには、別機構との二重阻害が必要かもしれないことも示唆された。 -
研究課題/研究課題番号：18KK0202 2018年10月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
木村 暁, 五島 剛太, 鳥澤 嵩征
担当区分：研究分担者
本研究課題の目的は、細胞核が細胞の中央に配置するメカニズムについて、米国Marine Biological Laboratory (MBL)・イメージンググループが保有する遠心偏光顕微鏡(CPM)や方向非依存微分干渉顕微鏡(OI-DIC)など、独自の先端イメージング手法を駆使して迫ることである。細胞核が細胞内で移動するメカニズムを明らかにするためには、細胞核の移動にかかる力を測定することが重要と考えた。本研究課題開始前の予備的な結果から、これらの手法を用いることにより、細胞核が細胞内で移動する際の力を測定できることを見出していた。2019年度までにMBLに滞在し、CPMおよびOI-DICを用いた測定を行った。その際にCPMについてはMBL側で不要となり、研究代表者の研究室に移送する許可を得た。それに伴いCPMについては2019および2020年度にかけて研究代表者の研究室に移送・設置を行い、これ以降は研究代表者の研究室でCPMの測定を継続している。一方、OI-DICを用いた計測については引き続きMBLに滞在して共同研究が必要であった。新型コロナウイルスの流行に伴い、2021年度はMBLを訪問できなかったが、2022年度にMBLを訪問しOI-DIC測定を行うことができた。現在、これまでの研究成果を英文国際誌に投稿する準備を続けている。
新型コロナウイルスの世界的流行に伴い2020および2021年度にMBLを訪問できなかったことは計画遂行に対して大きなマイナス要素となった。一方で、当初は計画していなかったCPMの日本への移設が可能となり、MBLに訪問できない時期にもCPMを使った研究は進展させることができた。OI-DICを使った測定は2022年度にMBLに訪問できたので遅れを挽回しつつあるが、全体的には当初の計画よりは「やや遅れている」と判断し、研究期間の延長手続きを行なった。
当初、取得が必要と考えていた実験データは概ね取得を完了したので、今後は学会発表などを行い論文発表に向けて関連分野の研究者と議論を深める。また、論文の投稿を行い、査読者からのコメントに対応した研究を行う。さらに、研究の過程で細胞の形状に関する新たな知見を得たので、その研究も発展させる。 -
研究課題/研究課題番号：17H06471 2017年6月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太, 佐藤 豊
担当区分：研究代表者
配分額：152360000円 （ 直接経費：117200000円 、 間接経費：35160000円 ）
幹細胞の新生と維持にはしばしば「非対称分裂」（＝２つの娘細胞が異なる性質を呈するような細胞分裂様式）を伴う。ところが、動物に比べ、植物ではこの重要な機構に関する知見が欠けている。本研究では、主要作物のイネと、モデル植物のヒメツリガネゴケを用いて、植物細胞が行う非対称分裂の一連の過程、すなわち「細胞極性の確立・分裂・分化と維持」機構の一端を解明した。
動物に比べ長生きをする植物は多く、その要因のひとつは、独自の仕組みで幹細胞の新生と維持が行われることとされてきた。本研究では、幹細胞の新生と維持の根幹となる細胞分裂機構について、これまで明らかになっていなかった仕組みをいくつか見出すことができた。興味深いことに、動物との予想外の共通性も明らかになった。たとえば、動物と植物では形態が大きく異なる細胞分裂装置が形成されるが、装置形成誘導因子や、形成された後の動態には、動物と同じ仕組みが備わっていた。 -
研究課題/研究課題番号：17H06470 2017年6月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
梅田 正明, 山口 信次郎, 豊岡 公徳, 榊原 均, 五島 剛太, 林 誠, 蓑田 亜希子, 鳥居 啓子, 佐竹 暁子, 経塚 淳子
担当区分：研究分担者
本領域は、植物がもつ永続的かつ旺盛な生命力に幹細胞の視点から迫るべく、植物幹細胞の増殖性や多能性の理解を目指して研究を進めた。領域内の有機的連携を図ることを目的として、領域外の動物研究者も巻き込んだ活動など、領域研究の活性化に繋がる種々の取り組みを行った。また、その成果を国内外に発信するために、国際シンポジウムやホームページ、ニュースレターを活用した広報活動を行った。
国内の学会シンポジウム・ワークショップの企画、及び領域主催の国際シンポジウムの開催を通じて、領域研究の成果を国内外の研究者に広く発信できた。また、幹細胞研究会などを通じて動物研究者と交流する機会が増え、約70名の動物研究者との繋がりができた。これは今後発生生物学分野を開拓していく際に重要な基盤になると考えられる。さらに、若手研究者の海外相互派遣や様々なアウトリーチ活動を通じて、次世代の研究者育成にも貢献できた。 -
系統的破壊を通じた巨大有糸分裂装置・スピンドルの分子モデル構築
研究課題/研究課題番号：17H01431 2017年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
五島 剛太, 清光 智美
担当区分：研究代表者
配分額：41990000円 （ 直接経費：32300000円 、 間接経費：9690000円 ）
細胞分裂装置・スピンドルは染色体の分配に必須である。スピンドルの形成には多くの遺伝子が冗長的に働くため、その分子機構の完全な理解には至っていない。本研究では、モデル細胞系でスピンドル制御因子候補を系統的に破壊していくことで、スピンドルの各パーツが形成される仕組みを追究した。形成機構の理解が深まったパーツとして、染色体とスピンドルの接点である動原体、スピンドルの主要構成因子たる微小管の末端、スピンドル極が挙げられる。
細胞分裂装置・スピンドルの形成に必要なタンパク質は、代表的なモデル細胞系を用いて網羅的に明らかにされてきた。本研究では、これらのうちいくつかのタンパク質について分子活性や作用機序を解明するとともに、複数のタンパク質が協調して機能するケースをいくつか示すことができた。細胞分裂時の諸過程の制御に複数の機構が同時に関わりうることを明らかにしたことが、重要な成果のひとつである。 -
オーロラキナーゼシグナル伝達の数理・遺伝学的解析
研究課題/研究課題番号：17H06000 2017年4月 - 2018年3月
新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：11700000円 （ 直接経費：9000000円 、 間接経費：2700000円 ）
本研究では、細胞分裂制御の鍵キナーゼ・オーロラによるリン酸化シグナルを通じた分裂制御機構の解明を目指した。
オーロラは細胞分裂に必須のキナーゼであり、その制御の破綻は癌化を引き起こす可能性が示唆されている。申請者らは数年前、細胞実験と数理シミュレーションにより、ヒトの細胞分裂装置・スピンドルにおいて、「オーロラキナーゼの濃度勾配が、基質である微小管脱重合酵素KIF2Aの活性勾配を規定し、これによりスピンドル長が決定される」とのシンプルなモデルを発表した (J Cell Biol. 2013)。ここでは、オーロラキナーゼが中央紡錘体微小管の先端付近に集積することで濃度勾配を形成するという知見が基となっている。
本研究では、まず、精製した微小管、オーロラ、KIF2Aによるスピンドル長制御の試験管内再構成を通じてモデルを定性的に検証することを目指した。次に、各因子の挙動、スピンドル長変化を測定し、その定量データを数理シミュレーションに組み入れて挙動を比較し、定量的な数理モデルを完成させることを目標とした。あるいは未知の因子の存在を予言する結果が得られる可能性もあると考えた。
研究開始後、微小管プラス端局在タンパク質EB1と融合したオーロラキナーゼの精製に成功し、試験管内でオーロラキナーゼが細胞内と同様、微小管のプラス端に集積する様子を観察した。さらに、この融合キナーゼによるKIF2Aのリン酸化にも成功した。
研究は順調に開始されたが、重複制限により、本研究課題は廃止となった。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
29年度が最終年度であるため、記入しない。 -
染色体分配装置の再構成
研究課題/研究課題番号：15KT0077 2015年7月 - 2018年3月
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：18070000円 （ 直接経費：13900000円 、 間接経費：4170000円 ）
キネシン８は真核生物において保存されたモータータンパク質で、動原体微小管先端に局在し動原体微小管の長さ制御および染色体整列に重要な働きをする。しかし、このタンパク質によってどのように染色体整列が制御されるかについての詳細な機構はよく分かっていない。生化学的活性についても定まっていなかった。例えばヒトのキネシン８は微小管脱重合活性があるとする報告と、微小管伸縮を抑制するという報告がある。
本研究では前年度までに、ショウジョウバエにひとつだけ存在するキネシン８の生化学的活性を決定した。すなわち、キネシン８タンパク質全長を精製し、試験管内において伸び縮みする動的な微小管と反応させると、微小管の伸長から短縮に移行する「カタストロフ」と呼ばれる現象の頻度が上昇し、微小管の長さを制限した。さらに精製したキネシン８は微小管の短縮速度を減少させ、伸長、短縮いずれも起こらない、「ポーズ」と呼ばれる現象や、短縮から伸長に移行する「レスキュー」と呼ばれる現象の頻度を上昇させた。
今年度は、これらの活性がキネシン８の動原体機能にどう関与するかを明らかにすることを目指した。ショウジョウバエS2細胞においてキネシン８を欠損させると異常に長い動原体微小管が観察されるが、S2細胞においてキネシン８を欠損させ、さらに微小管重合阻害剤であるコルセミドを加え微小管の長さを制限したが、染色体整列異常の表現型をレスキューできなかった。このことから、キネシン８のカタストロフを促進する以外の機能も染色体整列に重要なことが示唆された。そこで、ショウジョウバエS2細胞においてキネシン８を欠損させ、動原体-微小管の結合を詳細に観察することにした。
研究は順調に進んだが、重複制限により、本研究課題は廃止となった。 -
「植物のダイニン」探索
研究課題/研究課題番号：15K14540 2015年4月 - 2018年3月
五島 剛太
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）
ダイニンは動物細胞で微小管上をマイナス端方向へと長距離歩行できる唯一のモータータンパク質であり、微小管上のカーゴ（積み荷）の逆行輸送（マイナス端方向への輸送）をはじめ、微小管が関与するほぼ全ての細胞内運動に必須の役割を果たす。ところが、植物は逆行輸送を遂行するにも関わらず、進化の過程でダイニン遺伝子を失った。では植物はどうやってこれらのプロセスを遂行しているのだろうか？本研究では、ヒメツリガネゴケを材料として、植物の逆行輸送モーターの同定に挑戦した。そして、陸上植物で高度に保存された３つのキネシン14（KCBP、KCH, ATK）が、核や葉緑体、そして微小管自体の逆行輸送を担うことを発見した。
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中心体に依存しない微小管生成機構
研究課題/研究課題番号：26711012 2014年4月 - 2018年3月
五島 剛太
担当区分：研究代表者
配分額：24050000円 （ 直接経費：18500000円 、 間接経費：5550000円 ）
細胞が中心体に依存せずに微小管を生成する機構についての理解を深めることを目標とした。主要成果は以下のとおりである。（１）動植物細胞の分裂期における中心体非依存的な微小管生成に必須の「オーグミン複合体」を糸状菌で同定し、オーグミンの進化的保存性を示した。（２）オーグミン複合体の必須サブユニットのノックアウトマウスを作出し、初期胚の分裂時、微小管形成中心をクラスター化することにオーグミンが必要であることを見出した。（３）ヒメツリガネゴケ細胞において、オーグミンにも中心体にも依存しない新たな微小管生成機構を見出した。
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中心体に依存しない微小管生成機構
2014年4月 - 2017年3月
科学研究費補助金 若手研究(A)
担当区分：研究代表者
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細胞内における微小管生成機構とその役割の解明
2008年4月 - 2011年3月
科学研究費補助金 若手研究(A)，課題番号：20687013
五島 剛太
担当区分：研究代表者
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動原体の核内配置機構とその役割の解明
2008年4月 - 2009年3月
科学研究費補助金 萌芽研究，課題番号：20657002
五島 剛太
担当区分：研究代表者