Elucidation of a Novel Function of Plant Myosin in Orienting Actin Filaments with Polarity

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06583
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Ito Kohji 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (50302526)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミオシン / 分子モーター / アクチン / シロイヌナズナ / 原形質流動 / 植物生理学 / アクティブマター

Outline of Final Research Achievements

Plant cells exhibit a "unidirectional intracellular flow" called cytoplasmic streaming to facilitate the diffusion of substances within the cell. The occurrence of cytoplasmic streaming is crucially dependent on the bundling of actin filaments and their alignment with a specific polarity. Recent studies have suggested that the interaction between myosin XI and actin filaments leads to the autonomous formation of bundles of actin filaments with aligned polarity, though the molecular mechanism behind this process remains unknown. This study has clarified that myosin XI forms bundles of actin filaments with aligned polarity within plant cells through two mechanisms: 1) the N-terminus of myosin XI bundles actin filaments, and 2) it bends actin filaments in a unidirectional manner to form actin filament bundles with aligned polarity.

Free Research Field

生物物理学、植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物細胞内では、原形質流動と呼ばれる一方向性の流動が起きている。原形質流動は250年前に発見されていたが、どのような分子機構により流動が一方向性となるかは謎であった。本研究により、一方向性の流動には2つの分子機構が関わっていることが明らかになった。また、この2つの分子機構にかかわるミオシンXIの特異的な領域も明らかにした。どちらもミオシンXIとアクチン繊維の相互作用のみより誘起されるのが興味深い。本研究の成果は植物生理学のみならず、自律的構築を駆動するアクティブマターの分野においても意義のあるものである。