研究課題
細胞内には細胞骨格の繊維構造や細胞小器官の膜構造が網の目のように張り巡らされている。多くのタンパク質はこれら細胞内構造体と相互作用することで、その拡散が空間的に抑制されている。従来、タンパク質の機能解析は精製したタンパク質を用い、このような細胞内構造体の影響を考慮しない中で実施されてきた。本研究では、細胞内と同様に拡散運動が空間的に制限される条件下でタンパク質の振る舞いを解析し、細胞内構造体が共存するからこそ発現されるタンパク質機能の解明を目指した。ガラス基板に固定したF-アクチンにMAP2、Tau、およびMAP4の各種アイソフォームを添加し、その後加えたチューブリンの重合促進活性を蛍光顕微鏡を用いて観察した。その結果、MAP2とMAP4を添加した場合、F-アクチンに沿った微小管の形成が経時的に観察された。一方で、同じ条件でTauを添加した場合は、微小管の形成が見られなかった。この結果は、F-アクチンの共存がMAP2やMAP4の微小管重合促進活性を亢進したことを意味している。我々は、MAP2やMAP4がF-アクチンと相互作用することで3次元拡散運動が1次元拡散運動に抑制された結果、そのMAPsと相互作用したチューブリン同士が相互作用しやすくなり、重合が促進されたと考えた。さらに、細胞培養中に量子ドットで蛍光標識したアミロイドβを添加したところ、細胞運動が活発な細胞辺縁部でアミロイドβの凝集が促進されることも明らかにした。この結果は、アミロイドβのが細胞膜と相互作用することでその３次元拡散運動が2次元拡散運動に抑制され、アミロイドβ同士が衝突しやすくなること、これに加えて細胞運動がさらなる凝集を促進する可能性を示唆した。以上の結果は、細胞の線維構造や膜構造がタンパク質の拡散運動を制御し、それによってタンパク質の自己集合が関与する機能が創生される可能性を示した。
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Cytoskeleton
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