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アクチンは細胞内に最も多く存在するタンパク質のひとつであり、細胞の形態形成に非常に重要な分子であるが、その細胞内における輸送メカニズムは不明である。本研究では、動的に重合・脱重合するアクチン線維を細胞外基質につなぎ止めることにより、アクチン線維が移動し、そのアクチン線維にアクチン結合タンパク質が結合することにより共に輸送されるという、軸索内タンパク質輸送モデルを提唱し、その検証を行った。具体的には、ラットの初代培養海馬神経細胞を用いて、①アクチンネットワークの重合阻害によるアクチン輸送への影響、②アクチン輸送におけるMysosinⅡの影響、③アクチン輸送の基質依存性、④数理モデルを用いたアクチンとアクチン結合タンパク質の輸送メカニズムについて検証した。
その結果、①アクチンネットワークの重合阻害を阻害すると、アクチンの輸送速度が遅くなること、②MyosinⅡを阻害するアクチン輸送速度が遅くなり、そのとき基質へ生じる力は小さくなること、③アクチン線維の移動は細胞外基質への連結に依存しており、アクチン線維の移動に伴う軸索輸送は軸索伸長に必要であることがわかった。さらに、数理モデルを用いた検証から、④確かにアクチンと共にアクチン結合タンパク質も輸送されることがわかった。
以上の結果より、本研究で着目した神経軸索内におけるアクチン輸送は、アクチン線維の方向性をもった重合・脱重合と細胞外基質への連結によって起こり、アクチン結合タンパク質は、移動するアクチン線維と結合することにより、共に輸送されることがわかった。さらに、アクチン線維の移動を阻害すると軸索の伸長も阻害されたことから、アクチン線維の移動に伴う軸索輸送は軸索伸長に重要な役割を果たすと考えられた。これらの結果は、全て本研究で提唱する神経軸索内におけるアクチン輸送機構のモデルを支持するものである。
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