| 研究実績の概要 |
微小管の重合・脱重合はGTPの結合や加水分解によって制御され、細胞の形態維持や変形、染色体分裂などにとって重要な役割を果たしている。本研究は、GTP 加水分解と重合の共役メカニズムを解明することを目的とする。1990年代の研究からは、チューブリンはGTPの結合に伴い、曲率の高いcurvedの構造からstraightな構造へと変化していることが予想されるが、これまでの実験ではそのような構造変化は検出されず、微小管研究者の間では最大の謎とされてきた。最近では、Riceらによって「チューブリンの構造変化を誘導しているのは、GTPではなく、微小管のラティスである」とする、ラティスモデルも提案されている(Rice et al., 2008, PNAS)。
我々は、ラピッドフラッシュネガティブ染色電子顕微鏡法により、GTP存在下重合初期に出現する構造中間体を、GDP存在下に生成する構造物と比較することにより、GTP存在下ではごく少数のStraight oligomerが作られていることを見出した。さらに、β-チューブリンのGTP結合サイトに特定の変異を加えると、Straight oligomerの出現頻度が増大し、それに伴い微小管の核生成の加速、臨界濃度の減少が起こることを見出した。これらの結果の分析から、GTPはアロステリックエフェクターとして直接チューブリンのcurved → straight への構造変化を制御していること、少数のstraight oligomerは一定の長さに達するとラテラルな相互作用によりmulti-stranded oligomerを形成し、微小管の重合核となることが明らかになった。
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