Structural basis of CAMSAP-induced microtubule network formation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03396
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48010:Anatomy-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Nitta Ryo 神戸大学, 医学研究科, 教授 (40345038)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 細胞骨格 / 非中心体性微小管 / 極性形成 / CAMSAP / クライオ電子顕微鏡 / TIRF

Outline of Final Research Achievements

Cell polarity formation depends on how the microtubule network of the cytoskeleton distributes. The γ-tubulin ring complex forms centrosome, inducing microtubule network formation. However, the importance of non-centrosomal microtubules, which polymerize independently of centrosomes, is becoming clear. We found that the microtubule minus-end-associated protein CAMSAP2 promotes microtubule nucleation and polymerization. CASAP2 induces a stellate-like microtubule network, the Cam2-aster. This process is mediated by liquid-liquid phase separation (LLPS), forming numerous rings and sheets of microtubule polymerization intermediates at the polymerization centers. Free CAMSAP2 in solution then supports the radial elongation of microtubules from the polymerization center, forming the Cam2-aster.

Free Research Field

構造生物学・細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CAMSAPファミリータンパク質群が非中心体微小管ネットワークの形成を誘導することができるという発見は、神経細胞、上皮細胞、 筋細胞、線維芽細胞など、高度な極性を持つ細胞における形づくりの基本的なメカニズムを理解する上で、画期的な発見である。この知見は、神経科学、細胞生物学、発生生物学、構造生物学など、様々な分野の研究の進展に大きく貢献するものである。また、微小管形成過程における多くの中間体の観察に成功し、チューブリンから微小管への重合過程の分子機構の理解に大きく貢献するものである。