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2019 年度 実績報告書

ゲルゾリン様タンパク質によるアクチン繊維切断機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07373
研究機関東海学院大学

研究代表者

小田 俊郎  東海学院大学, 健康福祉学部, 教授(移行) (20321739)

研究分担者 藤原 郁子  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10742075)
武田 修一  名古屋大学, 理学研究科, 研究員 (50509081)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードアクチン / 構造空間 / 1分子 / フラグミン
研究実績の概要

アクチン繊維が切断される分子機構を解明するために脱重合過程を検討した。まず、脱重合をF型からG型への転移と考え、分子シミュレーション(MD)を用いて状態間転移を検討した。この成果をJ Mol Biolにて発表した。線維内でF型がG型にもどり解離する過程を検討するために、F2A4結晶構造と6djmを参考にして線維の原子モデルを構築した。本年度は、3~9分子からなる線維を用いてMDを行い、線維内の分子ゆらぎを検討した。また、pulling MDを行い、脱重合のパスを検討した。
フラグミンによるアクチン線維切断のカルシウム制御機構を検討するために、カルシウム存在下でフラグミンを結晶構造解析した。カルシウム結合ゲルゾリンの構造と比較し、フラグミン特有のカルシウム結合サイトを見出した。この成果をJ Muscle Res Cell Motilにて発表した。本年度は、カルシウム非存在下で結晶をえることが出来なかったため、X線小角散乱法を用いてカルシウム結合による影響を検討した。フラグミンはカルシウム非存在下でコンパクトな構造をとるが、カルシウムの結合によりアクチン結合部位が露出され、線維への結合・切断が起こるモデルを得た。
フラグミンによる線維切断機構を検討するためにはその各部位の役割を同定する必要である。フラグミンN末端部位の役割を検討するために、ΔN型フラグミンを作成・精製し、全反射顕微鏡を用いてアクチン線維が切断されていく様子をリアルタイムで観察・計測した。ΔN型はアクチン線維を切断する速度が低いこと、N末端部位の重要性を明らかにした。また、今まで用いてきたAlexa488 NHS-Esterの入手が困難になったため、ATTO520 NHS-Esterでの染色を試み、さらに、アクチン重合ダイナミクスにほとんど影響しないことを確認して、アクチン線維切断1分子測定法を最適化した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Novel inter-domain Ca2+-binding site in the gelsolin superfamily protein fragmin2020

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda , Ikuko Fujiwara, Yasunobu Sugimoto, Toshiro Oda, Akihiro Narita, Yuichiro Maéda
    • 雑誌名

      Journal of Muscle Research and Cell Motility

      巻: 41 ページ: 153~162

    • DOI

      10.1007/s10974-019-09571-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Polymorphism of Actin2019

    • 著者名/発表者名
      Oda Toshiro、Takeda Shuichi、Narita Akihiro、Maéda Yuichiro
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology

      巻: 431 ページ: 3217~3228

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2019.05.048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ラトランキュリンAはアクチンモノマーだけでなくアクチン線維にも結合して脱重合を促進する2019

    • 著者名/発表者名
      藤原郁子
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 59 ページ: 192-196

    • DOI

      10.2142/biophys.59.192

    • 査読あり
  • [学会発表] Polymorphism of actin molecule and its function2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiro Oda
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystal structures of F-form actin reveal mechanisms of dynamic assembly and ATP hydrolysis2019

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “Bacterial actin homolog, MreBs and fibril are essential for the swimming motility of Spiroplasma eriocheiris”,2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, I., Takahashi, D., Sasajima, Y., Kiyama, H., Arakawa, A., Kato, K., Miyata, T., Kakizawa, S., Namba, K. and Miyata, M.
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polymerization of bacterial actin MreB involved in swimming motility of Spiroplasma eriocheiris2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, D., Fujiwara, I. and Miyata, M.
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
  • [学会発表] Cell motility based on the polymerization dynamics”2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, I., Takahashi, D., Sasajima, Y., Remmert, K., Hammer, J. and Miyata, M.
    • 学会等名
      International Workshop on Quantum Sensing & Biophotonics
    • 国際学会
  • [学会発表] アクチン分子の多型性2019

    • 著者名/発表者名
      小田俊郎
    • 学会等名
      2020年生体運動研究合同班会議
  • [学会発表] Spiroplasmaの遊泳運動に必須な細菌アクチンMreB2019

    • 著者名/発表者名
      高橋大地、藤原郁子、宮田真人
    • 学会等名
      2020年生体運動研究合同班会議
  • [学会発表] ラトランキュリンAはF型からG型へのコンフォメーション変化を誘起しアクチン脱重合を促進する2019

    • 著者名/発表者名
      武田 修一, 藤原 郁子, 小田 俊郎, 成田 哲博, 前田 雄一郎
    • 学会等名
      日本結晶学会
  • [学会発表] TIRF 観察によるアクチン重合・脱重合における蛍光標識の影響2019

    • 著者名/発表者名
      藤原郁子、武田修一、成田哲博、小田俊郎、前田雄一郎、Naomi Courtemanche、Thomas Pollard
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会
  • [学会発表] ダイナミンGTPアーゼはアクチン線維の束化と分散を機械的に制御する2019

    • 著者名/発表者名
      武居孝二 、 テ モン ラ、 阿部 匡、竹田哲也、藤原郁子、成田哲博
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会

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公開日: 2021-01-27  

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