モーター超分子複合体の分子構築と運動制御機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
• Project/Area Number: 25117503
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 豊島 陽子 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40158043)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ダイニン / ダイナクチン / 超分子複合体 / 金ナノ粒子

Outline of Annual Research Achievements

ダイニンもダイナクチンも、ともに巨大で複雑な構造をもつ超分子複合体であるが、それらの構造と両者の相互作用については明らかでないことが多い。本研究では、ヒトHEK細胞で発現した組換え体ダイニンと組換え体ダイナクチンについて、金ナノ粒子を部位特異的に標識し、電子顕微鏡で観察してサブユニットの位置関係を明らかにした。特に、ダイニンの尾部構造中の中間鎖、中間軽鎖、軽鎖の位置を特定した結果、従来想定されていたサブユニットの配向と順序が逆であることがわかった。また、ダイナクチンのサイドアームにヘッドから突出する繊維状構造(アンテナ)があることを発見した。このアンテナ部分は、ダイニン結合部位であることが知られているp150のCC1領域であると同定した。CC1はコイルドコイルの二量体が中央付近で折れ曲がり、逆並行の4量体を形成していることが示唆された。
このCC1部位の断片を作製して、ダイニンに対する影響を調べたところ、本来、ダイニンの運動連続性を高めると考えられているダイナクチンの効果とは逆に、ダイニンと微小管の親和性を弱めて、ダイニンを微小管から引き剥がす効果があることが見出された。この効果は、ダイナクチンp150のバリアントのうち、K-richドメインをもたないダイナクチン１Bについても見られることから、ダイナクチン複合体がもつ本質的な生理作用であることが示唆された。このことから、ダイナクチンは１AにみられるK-richドメインによる微小管への親和性の増加と、CC1ドメインによるダイニンの微小管への親和性の低下の、両方の側面をもつ複雑なレギュレーターであることがわかった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Autoinhibition and cooperative activation mechanisms of cytoplasmic dynein. (2014)
  • Author(s): Torisawa, T., Ichikawa, M., Furuta, A., Saito, K., Oiwa, K., Kojima, H., Toyoshima, Y. Y.
  • Journal Title: Nature Cell Biol. Volume: 16 Pages: 1118－1124
  • DOI: 10.1038/ncb3048
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structure of the entire stalk region of the dynein motor domein (2014)
  • Author(s): Nishikawa, Y., Oyama, T., Kamiya, N., Kon, T., Toyoshima, Y. Y., Nakamura, H. and Kuris, G
  • Journal Title: J Mol Biol, Volume: 426 Pages: 3232－3245
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2014.06.023.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of ring-shaped microtubule assemblies through active self-organization on dynein. (2014)
  • Author(s): Ito, M., Arif Md. Rashedul Kabir, A.,M.,R. Inoue, D., Torisawa, T, Toyoshima, Y.Y., Sada1, K. & Kakugo, A
  • Journal Title: Polymer J. Volume: 46 Pages: 220－225
  • DOI: 10.1038/pj.2013.89
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] バイオイメージングと光ピンセットを用いた微小管系モータータンパク質の協働的活性化に関する働き (2014)
  • Author(s): 古田健也、鳥澤嵩征、豊島陽子
  • Journal Title: 生化学 Volume: 86 Pages: 184－191
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regulation of dynein motility by the antenna structure of dynactin p150 (2014)
  • Author(s): T. Kobayashi, T. Miyashita, H. Kajita, K. Saito, T. Murayama, Y.Y. Toyoshima
  • Organizer: The 2014 ASCB/IFCB Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, Pennsylvania, USA
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] Antenna structure of dynactin complex (2014)
  • Author(s): Hatsuha Kajita, Takuya Kobayashi, Kei Saito, Yoko Y. Toyoshima
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] A novel role of dynactin for dynein motility revealed by gliding assay (2014)
  • Author(s): Takuya Kobayashi, Hatsuha Kajita, Kei Saito, Yoko Y. Toyoshima
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] A novel role of dynactin for dynein motility revealed by single-molecule assay (2014)
  • Author(s): Takuya Miyashita, Takuya Kobayashi, Hatsuha Kajita, Yoko Y. Toyoshima
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] Autoinhibiton and cooperative activation mechanisms of cytoplasmic dynein. (2014)
  • Author(s): Takayuki Torisawa, Ken’ya Furuta, Muneyoshi Ichikawa, Akane Furuta, Kei Saito, Kazuhiro Oiwa, Hiroaki Kojima, Yoko Toyoshima
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] Cytoplasmic dynein takes a route switching randomly between protofilaments with a bias toward the right (2014)
  • Author(s): Mitsuhiro Sugawa, Shin Yamaguchi, Keitaro Shibata, Yoko Y. Toyoshima, Junichiro Yajima
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15