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鞭毛・繊毛には内腕ダイニン・外腕ダイニンの2種類が存在し、それぞれ軸糸微小管上に規則正しく並んでいる。鞭毛運動の発生には、これらのダイニンが協調することが重要であると考えられているが、それぞれのダイニンの性質はよくわかっていない。そこで、本研究では、外腕ダイニンのモーター活性を分子レベルで調べることを目的に、ダイニン1分子と微小管の相互作用を調べた。また、外腕ダイニンにはモーター活性をもつ異なる重鎖が3本ある。ここでは、それぞれの重鎖の性質の違いを調べる実験も行った。
1) 外腕ダイニン1分子と微小管の相互作用外腕ダイニン軽鎖を遺伝子工学的にビオチン化し、アビジンQ-dotを介して可視化した。ATPの存在下にそのようなダイニンと微小管との相互作用を調べたところ、ほとんどのダイニンは微小管から解離したが、約1マイクロメートルに渡って微小管上を運動する分子も観察された。ただし、その運動は方向性のない拡散運動であった。この結果から、外腕ダイニンは、1分子だけでは一方向に連続的に運動できないことが示唆された。
2) 外腕ダイニンにおける3つ重鎖(αβγ)の性質の違い各重鎖の違いを明らかにするために、一本の重鎖のみを欠失した3種類のダイニン(αβ、βγ、αγ)のATPase活性とモーター活性を比較した。これらのダイニンの一部は不安定であったので、ビオチン標識した外腕ダイニンをアビジンによりガラスに固定することで、モーター活性を損なわないように工夫した。その結果、外腕ダイニンの3つの重鎖はそれぞれ異なる性質をもち、それぞれのモーター活性が相互に制御されていることが示唆された。
以上の結果は、鞭毛運動におけるダイニンの分子内および分子間の協調性に関して重要な知見を与えるものである。
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