微小管結合によるダイニン・ダイナクチン複合体の活性化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02390
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栗栖 源嗣 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90294131)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 構造生物学 / 分子モーター / ダイニン / 微小管 / 構造生物化学 / ダイナクチン

研究成果の概要

ダイニンのストークMTBD領域とLC1さらにαβチューブリンダイマーとの複合体結晶の作成に挑戦したが，微結晶は得られたものの構造決定には至らなかった。更に，ダイナクチンp150のCAP-Gly領域についても同様に，クライオ電子顕微鏡による複合体での構造解析にトライしたが，十分な解像度で構造解析を行うには至らなかった。これら構造解析に向けた挑戦の過程で，微小管結合能の高いMTBD融合タンパク質単独の結晶を得た。また，外腕ダイニンγ鎖のMTBD領域と軽鎖LC1の複合体構造解析より，フラップ領域を上手く利用した微小管相互作用様式を提案することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微小管を移動する分子モーターは，プラス端方向に移動するキネシンとマイナス端方向に移動するダイニンの2種類がしられている。キネシンの運動メカニズムについては，複数の視点で非常に詳細な情報が蓄積している。これに対しダイニンは，鞭毛・繊毛運動を駆動し，染色体分離や細胞内輸送を担う非常に重要な生体分子であるにも関わらず，モータードメインの分子サイズが380 kDaと巨大であるため，最近まで原子レベルの構造解明が遅れていた。本研究は理解が遅れていたダイニンの運動機構解明に貢献するものであり，今後の展開も期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Connecticut(米国)
• [国際共同研究] University of Connecticut(米国)
• [国際共同研究] University of Connecticut(米国)
• [雑誌論文] 繊毛ダイニン軽鎖と重鎖微小管結合部位の複合体構造―見えてきた軽鎖LC1の役割― (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Yagi, Akiyuki Toda, Muneyoshi Ichikawa, Genji Kurisu
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 61 号: 1 ページ: 020-022
  • DOI: 10.2142/biophys.61.020
  • NAID: 130007976664
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The complex of outer-arm dynein light chain-1 and the microtubule-binding domain of the γ heavy chain shows how axonemal dynein tunes ciliary beating (2020)
  • 著者名/発表者名: Toda Akiyuki、Nishikawa Yosuke、Tanaka Hideaki、Yagi Toshiki、Kurisu Genji
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 号: 12 ページ: 3982-3989
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.011541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuum mechanical parameterisation of cytoplasmic dynein from atomistic simulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hanson Benjamin S.、Iida Shinji、Read Daniel J.、Harlen Oliver G.、Kurisu Genji、Nakamura Haruki、Harris Sarah A.
  • 雑誌名: Methods 巻: - ページ: 39-48
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2020.01.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Copper‐oxygen Dynamics in Tyrosinase Mechanism (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujieda Nobutaka、Umakoshi Kyohei、Ochi Yuta、Nishikawa Yosuke、Yanagisawa Sachiko、Kubo Minoru、Kurisu Genji、Itoh Shinobu
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: - 号: 32 ページ: 13385-13390
  • DOI: 10.1002/anie.202004733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural atlas of dynein motors at atomic resolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiyuki Toda, Hideaki Tanaka, Genji Kurisu
  • 雑誌名: Biophys Rev. 巻: 10 号: 2 ページ: 677-686
  • DOI: 10.1007/s12551-018-0402-y
  • 査読あり
• [学会発表] Structural Analysis of Dynactin p150Glued and microtubule complex (2022)
  • 著者名/発表者名: Yu Michimoto, Shiho Yanagi, Akiyuki Toda, Hideaki Tanaka, Akihiro Kawamoto, Genji Kurisu
  • 学会等名: 日本化学会年会
• [学会発表] ダイナクチンp150GluedがもつCoiled-Coil 1領域のX線結晶構造解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳志歩, 戸田暁之, 小林琢也，斎藤慧, 豊島陽子, 栗栖源嗣
  • 学会等名: 生体運動班会議2019
• [学会発表] Structural insights into complex formation of the axonemal dynein light chian-1 and OADgamma stalk (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Toda, H. Tanaka, Y. Nishikawa, T. Yagi & G. Kurisu
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [備考] 蛋白質結晶学研究室
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/
• [備考] 蛋白質結晶学研究室ホームページ
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/