2016 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-mechanical Behaviors of Tension-sensoring Proteins
| Project/Area Number |
15K13832
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
安達 泰治 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (40243323)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 康博 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (80442929)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 張力感受センサー分子 / ナノ力学試験 / 原子間力顕微鏡 / ナノバイオメカニクス / αカテニン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織・器官の発生・形態形成の過程において、細胞間に作用する張力が重要な役割を担っている。細胞は、分子レベルで張力を感受し、フィードバックすることで、機能適応的にアクティブな力の調節を行うことが知られている。この生体分子の張力センサー機構の解明は、多細胞組織・器官の発生・形態形成における力の寄与を理解するための基礎を与える。本研究では、細胞間接着における張力センサー分子として知られるαカテニンに着目し、原子間力顕微鏡（AFM）を用いたナノ引張実験による新たなナノバイオメカニクス研究を展開した。
まず、平成27年度においては、αカテニンのAFMナノ引張実験を行い、その力学的特性を明らかにした。また、得られたフォースカーブの特徴量を抽出する新たな解析手法を構築した。これらに基づき、野生型αカテニン分子、および、張力感受部位に変異を与えた変異型αカテニン分子に対してAFMナノ引張実験を行い、その力学的ふるまいを解析した。その結果、張力作用下において、αカテニン分子が力学活性化状態を維持する中間状態をとる可能性を示した。
次に、平成28年度においては、AFMを用いたαカテニンの立体構造イメージングにより、張力作用下における分子内相互作用の低下が、αカテニンの立体構造変化を引き起こすことを示唆する結果を得た。また、張力作用下で活性化されたαカテニン分子に対して、ビンキュリンが結合する様子をTIRFMイメージングにより観察した。さらに、ビンキュリンの結合により、活性化したαカテニンの構造が、力学的に補強されることを見出した。
これらの結果は、αカテニンの適応的な構造変化にともなうビンキュリンとの親和性変化が、力学的に安定なαカテニン－ビンキュリン複合体の形成を導くことを示しており、多細胞組織における細胞・組織レベルの適応的な構造－機能ダイナミクスを理解する上で鍵となる。
|
