単一アクチンフィラメント顕微直視・操作によるアクチン細胞骨格形成メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	03J08793
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	生物物理学
Research Institution	Waseda University (2005) National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2004) Okazaki National Research Institutes (2003)
Principal Investigator	藤原郁子早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2003 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000) Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2003: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords	アクチン / ADP、ADP-Pi / 重合・脱重合 / ラトランキュリンA / Alexa488-actin / Oregon-Green-actin / ADP、ADP-P_1 / Alexa Green / 重合 / 脱重合 / ADP / Pi / トレッドミル / TIRF(全反射顕微鏡) / 臨界濃度
Research Abstract	Latrunculin A(ラトランキュリンA:海綿から精製される薬品:以下LAT-A)は、細胞生物分野で、アクチンフィラメントを崩壊させるために用いられる。しかし、その崩壊を引き起こすメカニズムは不明である。研究代表者は、TIRF顕微鏡を用いて、LAT-Aによるアクチンフィラメント崩壊の過程を実時間観察した。結果、LAT-Aはアクチンを切断するのではなく、アクチンフィラメントの両端に結合し、構造異方性を変えずに、両端の脱重合を促進させ、ADP-actinとほぼ等しい脱重合速度にすることが明らかになった。高濃度のLAT-A存在下では、少数ではあるが、LAT-Aはアクチンを切断していることも明らかになった。重合時にLAT-Aを加えた実験から、LAT-Aはモノマーアクチンに結合しやすいことが明らかになった。更にアクチンに結合しているヌクレオチドを変えることにより、LAT-Aは、特にATP-actinに結合しやすいことが明らかになった。以上から、LAT-Aによるアクチンの急速な溶解は、両端からの速い脱重合と、モノマーアクチンの働きを抑えることによるモノマー量の減少によるものであること、またその脱重合速度、結合解離定数が明らかにされた。加えて、これらのメカニズムが、アクチン内のATP加水分解が、LAT-Aによって促進されるために起こるのかを調べるため、リン酸放出の速度を計測した。その結果、LAT-Aによる脱重合の促進は、ATP加水分解の促進によるものではないこと、LAT-Aは、ATP加水分解なしにモノマーアクチンの働きを抑えることが明らかになった。アクチンとLAT-A複合体の構造から、おそらくLAT-Aは、アクチンの構造をATP-actinに保ったまま、分子ダイナミクスをフィラメントとしては不安定にし、アクチン分子同士の結合を抑制することが示唆された。