2017 Fiscal Year Annual Research Report
Single molecule kinetics analyses of AIP1-enhanced actin filament severing
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15K07025
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
辰巳 仁史 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (20171720)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 公英 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), その他 (60467280)
飯田 秀利 東京学芸大学, 教育学部, 名誉教授 (70124435)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | AIP1 / cofilin / actin / 切断 / 一分子計測 / 近接場光 / 細胞運動 / アクチン線維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞の移動や形づくりに、そして細胞の力刺激に対する応答において、アクチン線維の分解とそれにつづく再重合が必須であることが知られている。アクチン線維の分解にはコフィリンに加えてAIP1が重要な役割を持つと推定されているが、その役割や仕組みは不明な点が多い。これまでの研究では主に生化学的な研究による検討が行われ、コフィリンとAIP1があるとアクチン線維の分解が早く進むことが知られているのみである。生化学的な分析では多くの分子反応の平均が計測され、個々の過程は平均化の中に埋もれてしまう。アクチン線維が切断されていても、線維の先端から脱重合が促進していても結果的には、アクチン線維の分解が観察されるので、切断か脱重合かを決定することは難しい。電子顕微鏡による観察においても分解されたアクチン線維の断片が観察されるが、そこから切断か脱重合かを決めることは難しい。またAIP1による切断促進の仕組みも不明である。
本研究は、アクチン線維にコフィリンが結合し、さらにAIP1が結合してコフィリンによる切断を促進するという仮説を検討する。そのために、アクチン線維、AIP1、コフィリンを蛍光ラベルし一分子可視化する。ライブイメージングにより、AIP1一分子がコフィリンの結合したアクチン線維に結合しアクチン線維の切断を促進していることを示すことができた。詳しい解析を行うとAIP1の結合部位は観察用のガラスの表面にアクチン線維を固定した部位とアクチン線維の揺らぎが増加する部位の境目の場所であった。AIP1の結合から切断までの過程はミカエリスメンテン型の酵素反応モデルで記述できることが分かった。これらの結果からアクチン線維切断におけるAIP1の役割と仕組みの一部を明らかにすることができた。
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