Study on the regulatory mechanisms of microtubule organization by MTCL proteins.

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03228
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Atsushi Suzuki 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (00264606)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仁田 亮 神戸大学, 医学研究科, 教授 (40345038)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 微小管 / ゴルジ体 / 架橋 / 細胞運動 / 方向性 / 極性

Outline of Final Research Achievements

We have previously found the coiled-coil protein MTCL1, which stabilizes microtubules nucleated from the Golgi membrane. In this study, we newly analyzed an MTCL1 paralog, MTCL2, which preferentially acts on the perinuclear microtubules accumulated around the Golgi. MTCL2 associates with the Golgi membrane through the N-terminal coiled-coil region and directly binds microtubules through the conserved C-terminal domain without promoting microtubule stabilization. Knockdown of MTCL2 significantly impaired microtubule accumulation around the Golgi as well as the compactness of the Golgi ribbon assembly structure. Together with several additional results, we concluded that MTCL2 promotes asymmetric microtubule organization by crosslinking microtubules on the Golgi membrane. We also suggested that this function of MTCL2 enables integration of the centrosomal and Golgi-associated microtubules on the Golgi membrane, supporting directional migration.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで微小管の架橋に働くタンパク質はほとんど知られていなかった。こうした働きを有する、かつ、全く新しいタイプの微小管制御タンパク質ファミリーの存在を明らかにした学術的意義は非常に大きい。すでに我々は、MTCL1が小脳プルキンエ細胞の軸索の形成・機能に必須であり、その欠損が運動失調を引き起こすことを示している。一方、本研究に付随しては、MTCL2が小脳顆粒細胞の樹状突起の形成に重要な役割を果たしていることが明らかなっている。このように、本研究の成果は、神経変性疾患をはじめとした多様なヒト疾患の原因解明にもつながる重要な社会的意義を有している。