Regulation and stack structure and motility of dynein

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H04772
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Toyoshima Yoko 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (40158043)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ダイニン / ダイナクチン / 微小管 / スタック構造 / 分子内制御機構 / 1分子FRET観察 / 電子顕微鏡観察 / 高速ＡＦＭ観察

Outline of Final Research Achievements

A single molecule FRET (Förster Resonance Energy Transfer) measurement of the two heads of dynein molecule directly indicated that a transition process between the stack structure and the separated structure. To explore the regulatory mechanism to induce an active motion state (separated structure) from an auto-inhibition state (stack structure), we investigated the structure and the function of dynactin molecule which is known as a principle regulatory protein of dynein. The results showed that dynactin has two antagonistic domains to promote or suppress dynein motility within a molecule, and dynactin has a flexible structure and multiple conformations, which suggests an auto-regulation mechanism within a dynactin molecule.

Free Research Field

生物物理学・分子生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スタック構造と自己阻害状態という知見は、以前に研究代表者のグループが発見した独創的なものであり、本研究において、ダイニン頭部のスタック構造とセパレート構造の間の遷移過程を光学顕微鏡下でモニターし、自己阻害状態のダイニン頭部の構造を直接関連付けることに本研究の学術的意義がある。さらに、ダイニンの制御タンパク質であるダイナクチンの微小管上の動態と多様なコンフォメーションを明らかにし、ダイニンの自己阻害状態を解除して能動的な運動を誘起するための新たな運動制御機構を提示することができた。