2016 Fiscal Year Annual Research Report
Actin structural polymorphism machinery that orchestrates amoeba motility
| Project Area | Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity |
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| Project/Area Number |
24117008
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
上田 太郎 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90356551)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳樂 清孝 室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (00332106)
長崎 晃 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (30392640)
野口 太郎 都城工業高等専門学校, 物質工学科, 講師 (90615866)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | アロステリー / アクチン / ミオシン / コフィリン / 高速AFM / 協同的構造変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに、ATP存在下のS1（ミオシンIIのモータードメイン）とアクチンフィラメントの結合は一過的でありながら、コフィリンの結合を強く阻害することから、S1+ATPによるアクチンフィラメントの構造変化の強い協同性が示唆されていた。本年度は、詳細な高速AFM観察を行ったところ、半分強の部分において、フィラメントの半らせんピッチが8％伸びることが分かったが、ADPやATPgS存在下では、半らせんピッチは全く伸びなかった。このことから、ATP加水分解サイクルを回っているS1のみがアクチンフィラメントの構造変化を起こすことが示された。興味深いことに、筋肉由来のトロポミオシン存在下では、S1+ATPはコフィリン結合を強く阻害したものの、らせんピッチの伸長は起きなかった。この結果は、収縮中の筋肉でアクチンフィラメントのらせんピッチの変化が観察されていないことと符合し、らせんピッチの変化はアクチンフィラメントの機能制御にとって必須ではなく付随的な現象であることを示唆する。
平行してRng2とよばれる細胞質分裂に係わるタンパク質のアクチン結合ドメイン(Rng2-CHD)の解析を進めたところ、フィラメント中のアクチンプロトマー14分子にRng2-CHDが１分子しか結合していない状態で、高速non-processiveモーターであるミオシンIIによる運動が50％阻害された。しかしprocessiveモーターであるミオシンVの運動は全く阻害されなかった。他方、蛍光顕微鏡観察から、低濃度ATP存在下のミオシンIIはアクチンフィラメントに協同的に結合してクラスターを形成し、かつ、クラスターがフィラメントの一方向に伸長することがわかった。これらの結果は、アクチンフィラメントの一方向的な協同的構造変化が、高速non-processiveミオシンの運動には必要であることを示唆する。今後は、こうした協同的構造変化の機能は調節的なものなのか、力発生そのものに関与するのかを明らかにしたい。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Mutually exclusive cooperative binding of myosin and cofilin to actin filaments involves cooperative conformational changes of actin.2016
Author(s)
Ngo KX, Umeki N, Kijima ST, Kodera N, Ueno H, Furutani-Umezu N, Nakajima J, Noguchi TQP, Nagasaki A, Tokuraku K, Uyeda TQP
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 35449
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Piezoelectric allostery of an actin filament.2016
Author(s)
Jun Ohnuki, Tkatao Sato, Hideyo Okamura, Taro Q.P. Uyeda, Mitsunori Takano
Organizer
IGER International Symposium “Now in Actin Study: Motor protein research reaching a new stage”
Place of Presentation
名古屋
Year and Date
2016-12-13
Int'l Joint Research
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