2021 Fiscal Year Annual Research Report
Flexibility and plasticity of the tubulin lattice within assembled microtubules
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19K06602
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
上村 慎治 中央大学, 理工学部, 教授 (90177585)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 微小管 / X線繊維回折法 / 負の熱膨張係数 / 微小管安定化剤 / 温度依存性 / 構造ヒステリシス / 流動配向装置 / チューブリン分子構造動態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高輝度Ｘ線照射で秒単位の回折信号の収集が可能なビームラインBL40XU（SPring-8）を用い、配向させたウシ脳微小管からのX線繊維回折を様々な溶液下で調べた。本研究では、まず、試料溶液をΔT= -15度/20秒ほどの速度で効率よく冷却する剪断流発生装置を開発した。この装置をX線ビームラインに組み込み、微小管の構造変化をリアルタイムで追跡する実験にはじめて成功した。このような研究は、申請者の知る限りでは、タンパク分子構造の温度変化を小角散乱で調べる例があるのみで(Thompsonら、2019)、微小管の様な超分子複合体を使って解析した最初の例となる。
この手法で以下の4つの新知見を得た。1つ目は、微小管が長さ方向と直径方向で異なる冷却収縮率となる点である。微小管構造は決して等方的なものではないが、そこに含まれるチューブリン分子が温度によって構造変化を起こしていることの直接的な証拠になると考えられる。2つ目は、試料温度17度が微小管構造を維持できる臨界温度である点である。これは過去の吸光度変化解析とよく一致している。3つ目は、微小管安定化剤の存在で、上述の冷却収縮率が明らかに変化する点である。チューブリン分子と結合した微小管安定化剤は異なる安定化状態を作り出すことを意味する。非等方的な冷却収縮率が微小管安定化剤の存在で、より強調されることもわかった。4つ目は、冷却・加温を繰り返すことで、脱重合から重合する相へと自在に変えられることで、再形成される微小管構造上のヒステリシス、つまり、脱重合時と再重合時の構造の違いも検出できる点である。微小管構造の新しい動態解析手法として提案できる画期的な研究成果となった。
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[Journal Article] GTP-dependent formation of straight tubulin oligomers leads to microtubule nucleation2021
Author(s)
Ayukawa, R., Iwata, S. Imai, H., Kamimura, S., Hayashi, M., Ngo, K.X., Minoura, I., Uchimura, S., Makino, T., Shirouzu, M., Shigematsu, H., Sekimoto, K., Gigant, B., & Muto, E.
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Journal Title
J Cell Biology
Volume: 220(4)
Pages: e202007033
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] ネガティブ染色電子顕微鏡法により明らかにされた繊毛ダイニンの新規構造2021
Author(s)
雷 宜慈, 今井 洋, 山本 遼介, 下 理恵子, 上村 慎治, 八木 俊樹, 梶村 直子, 廣瀬 未果, 加藤 貴之, 光岡 薫, 昆 隆英
Organizer
日本生物物理学会年会
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