人工膜小胞中におけるアクチン線維系細胞骨格の再構成によるモデル細胞の構築

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680655
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 滝口 金吾 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20262842)
• Keywords: 人工膜小胞(リポソーム) / アクチン / 細胞骨格 / アクチン結合蛋白質 / 光学顕微鏡 / モデル細胞 / 生体膜

Research Abstract

細胞骨格の1つであるアクチンとアクチン線維架橋蛋白質を同時に封じ込めた人工脂質膜小胞(リポソーム)を作成し、その内部でのアクチンの重合の結果生じるリポソームの形態形成を観察し解析した。実験に使用したアクチン線維架橋蛋白質とそれらの機能は次の通りである。ファッシン:強固で直線的なアクチン線維の束を形成する。α一アクチニン:緩く屈曲し易いアクチン線維の束を形成する。フィラミン:アクチン線維の立体的な網目構造を形成させる。得られた研究結果は、生体膜の形態形成と各アクチン線維架橋蛋白質の性質、特にそのアクチン架橋様式との間には密接な関係があることを示している。これによって、細胞が異なる多くの種類のアクチン架橋蛋白質を発現させ機能させていることの理由の1つが明らかにされた。
さらに、よく知られたアクチン重合の調節蛋白質であるゲルゾリンをアクチンと共にリポソーム内に封入するための予備研究として、ゲルゾリンのリン酸化による制御機構の変化を調べた。リン酸化の結果、ゲルゾリンはカルシウムイオン非依存的にアクチン線維を切断するようになる一方、やはりカルシウムイオン非依存的にアクチン重合核形成も行うようになった。
またアクチン結合蛋白質(タリンやエズリン)などの添加によって生じる膜穿孔現象の結果、リポソームがカップ状の形態を取ることがこれまでの研究から明らかにされていたが、今回のシミュレーションによってこの形態が力学的に安定なものであることが確かめられた。

Research Products

• [Publications] HONDA MAKOTO: "Morphogenesis of liposomes encapsulating actin depends on the type of actin-crosslinking"Journal of Molecular Biology. 第287巻. 293-300 (1999)
• [Publications] SUEZAKI Yukio: "A statistical mechanical theory for the adsorption of protein to liposomal membranes"Biophysical Chemistry. 第80巻. 119-128 (1999)
• [Publications] TAKIGUCHI Kingo: "Artificial phosphorylation removes gelsolin's dependence on calcium"Cell Structure and Function. (発表予定). (2000)