植物細胞の微小管構築に関与する微小管結合タンパク質の生化学的解析

• Project/Area Number: 04J05501
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 濱田 隆宏 兵庫県立大学, 大学院生命理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 微小管 / 微小管結合タンパク質 / 細胞骨格

Research Abstract

昨年度、MAP200がGDPによる微小管重合阻害効果を軽減することを明らかにした。今年度はMAP200がどのような機構で軽減するのかを調べた。MAP200の有無により各GDP濃度における微小管の動的不安定性の変化を調べた。MAP200は十分なGTPの存在下で伸長速度・カタストロフの頻度・レスキューの頻度の全てを増加させる。そのためMAP200は伸長速度やレスキューの頻度を増加させることで微小管重合量を維持すると思われた。しかし実際には重合速度の増加は僅かであり、レスキューの頻度は著しく減少した。一方、カタストロフの頻度が大幅に減少した。このことからMAP200の軽減効果は主にカタストロフを抑制することによると思われる。またMAP200がカタストロフを引き起こすためには十分なGTPの存在が必要であることが示唆された。
MAP200-tubulin複合体どうしがGTPやtaxolの存在下で結合し、特にtaxolの存在下では微小管のプロトフィラメント状になることが確認された。このことより次の仮説を提案した。十分なGTPが存在する場合、微小管のプラス端でMAP200-tubulin複合体は長いプロトフィラメントを形成し、それがシート状構造を形成した場合には微小管の伸長を促進するが、負荷になる構造へ変化した場合にはカタストロフの促進を誘導する。この仮説に基づくとGDP依存的にプロトフィラメントは短くなり、負荷にならない。そのため、ある程度のGDPの存在下ではカタストロフは抑制される。一方、短いプロトフィラメントでも伸長は穏やかに促進される。これは上述の結果と一致する。この仮説はアミノ酸配列や生化学的性質が保存されている動物のMAP215 familyにおいても適用でき、動植物のMAP215 familyに共通した微小管制御機構だと思われる。

Research Products

• [Journal Article] Microtubule-associated proteins in higher plants. (2007)
  • Author(s): Hamada T
  • Journal Title: Journal of Plant Research 120 Pages: 79-98
• [Journal Article] Purification and characterization of plant dynamin from tobacco BY-2 cells (2006)
  • Author(s): Takahiro Hamada, Hisako Igarashi, Maki Yao, Takashi Hashimoto, Teruo Shimmen, Seiji Sonobe
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 47 Pages: 1175-1181
• [Journal Article] Characterization of a 200 kDa microtubule-associated protein of Tobacco BY-2 cells, a plant homologue of XMAP215/MOR1 family. (2004)
  • Author(s): Takahiro Hamada, Hisako Igarashi, Tomohiko J.Itoh, Teruo Shemmen, Seiji Sonobe
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 45 Pages: 1233-1242