| 研究概要 |
核-細胞質間の物質輸送は,真核細胞内の情報交換を担う重要なシステムであるが,蛋白質が核膜孔をどのように方向性を持って通過するのかはほとんど未解明である.本研究では,それ自身で核膜孔を両方向性に通過する性質を持つimportinβに着目し,蛋白質を通過させるという観点から,核膜孔複合体の分子構築を解明することを目的として,以下の研究を進めた.先ず,importinβのN末端半分のX線結晶構造解析に成功し、そのデータを参考にして,importinβの核膜孔通過に必須の領域の内,Ranに結合する側のヘリックス構造(Bヘリックスと呼ぶ)や,その反対側のヘリックス構造(Aヘリックスと呼ぶ)で、分子表面に現れていると予測される複数のアミノ酸をすべてアラニンに置換した変異型importinβを構築した.レコンビナント変異型importinβを培養細胞の細胞質あるいは核にインジェクションし,それらの挙動を観察したところ,Bヘリックスに変異を導入した蛋白質(4B5Bと呼ぶ)は,野生型に比較して核への集積が顕著であった.一方,Aヘリックスに変異を導入した蛋白質(5A6Aと呼ぶ)は,野生型に比べて核への集積が低下していた.この結果は,セミインタクト細胞in vitro系においても再現が見られた.以上より,5A6Aは細胞質から核への移行活性は低下していることが推測され,4B5Bは全く逆の活性変化を起こしていることが予測された.次に,変異蛋白質の核蛋白質輸送担体としての活性をin vitro系を用いて解析した.その結果,5A6Aは輸送因子としての活性も低下していることがわかった.この結果から,importinβが核蛋白質を核内に輸送するためには,importinβ自身の核内移行能が重要であることが示唆された.これらの変異蛋白質とヌクレオポリンとの親和性を解析することにより,蛋白質の核膜孔通過における方向性の鍵を握るヌクレオポリンが決定され,蛋白質の通過という観点から核膜孔複合体の分子構築を理解することができると思われる.
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