リポソーム中での細胞骨格形成による運動性モデル細胞の構築

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08408029
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 宝谷 絋一 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025444)
• 研究分担者: 伊藤 知彦 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (30183742)
• キーワード: 細胞骨格 / リポソーム / 微小管 / アクチン / モデル細胞 / 暗視野顕微鏡

研究概要

細胞活動の分子機構や細胞運動のメカニズムを探るための手段として、リポソーム内部に細胞骨格ネットワークを再構築させて、運動性のモデル細胞を創製することを目的とする。下記の課題について研究を行なった。
(1)立体的ネットワーク構築を制御する細胞骨格結合タンパク質群の働き方を解明する。
(2)細胞骨格と膜を結合させる膜タンパク質群の働き方を明らかにする。
まず、リポソーム中で細胞骨格を再構成させる系を確立した。混合脂質の乾燥物に、チューブリンまたはアクチン溶液を加え、低温でリポソームを形成させた。温度上昇によって内部のタンパク質を重合させ、生じてくるリポソームの形態変化を暗視野光顕を用いて映像記録した。
課題(1)のために、細胞骨格制御タンパク質を共存させて小胞形態への影響を探る。アクチン繊維を多数本集めて束化させるα-アクチニン、ファシン等の効果を調べた。アクチン繊維束は十分な強度を獲得し、微小管の場合と同じように、リポソームを2極性リポソームに形態形成変換させることが判明した。
課題(2)のために、まず細胞骨格と結合する膜タンパク質を探索した。表在性膜タンパク質として、チューブリン調製の際に得られるウシ脳の膜分画をEDTA超音波処理して可溶化した。それにTaxolで定化した微小管を加え、結合するタンパク質を微小管と共に超遠心で分画し、SDS-PAGEによって同定した。膜小胞形成の際にこの膜タンパク質を共存させ、リポソーム膜にとりこませた後、微小管を成長させて、小胞の形態変化を解析した。その結果、MAP2が有効であった。一方、内在性膜タンパク質としては、ウシ脳膜分画を陽イオン性界面活性剤によって膜タンパク質の可溶化を行った。そして、リポソーム変形に有効な分子量100Kdのタンパク質を同定した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ikeda et.al.: "Self-assembly of Capping Protein,FliD,of Bacterial Flagella into an Annular Structure." J.Mol.Biol.259. 679-686 (1996)
• [文献書誌] T.J.Itoh et.al.: "Phosphorylation States of Microtubule-Associated Protein2(MAP2)Depending on cAMP-Dependent Protein Kinase Determine its Regulatory Role in Microtubule Dynamics." Biochemistry. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Umeda et.al.: "Theoretical Analysis on Shape Transformation on Liposomes Caused by Microtubule Assembly" J.Theor.Biol.(in press). (1997)
• [文献書誌] 宝谷絋一: "生体超分子構築のしくみ-いかに形成し、いかに解体されるか" 現代化学、. 296、. 54-59 (1995)
• [文献書誌] 金子智行、他: "微小管と膜小胞の挙動" 蛋白質核酸酵素. (印刷中、). (1997)
• [文献書誌] 金子智行、他: "細胞骨格とリポソームによる細胞モデル形成" 表面. (印刷中、). (1997)
• [文献書誌] 宝谷絋一: "生体膜" 吉岡書店, 167 (1996)
• [文献書誌] 宝谷絋一他。: "コロイド科学 III生体コロイドおよびコロイドの応用" 日本化学会編。東京化学同人, 430 (1996)