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アクチンフィラメントは真核細胞内で必須の蛋白質であり、様々なアクチン結合蛋白質と相互作用することで細胞運動、細胞質分裂、筋収縮などの細胞機能において中心的役割を果たす。アクチンフィラメントはアクチンモノマーが螺旋状に重合した繊維構造を取るが、アクチンフィラメントを構成するアクチンサブユニットの分子構造状態は多様であることが知られている。このアクチンの多型性が、アクチン結合蛋白質との結合や機能発揮に重要であることがわかってきている。また、アクチンフィラメントに張力を加えると、アクチン結合蛋白質の一つであるコフィリンとの親和性が低下する。これらの結果は、アクチン分子が力依存的に構造変化し、この構造変化がアクチン結合蛋白質との相互作用に影響する可能性を示唆している。
しかし、これらの結果は精製された蛋白質を用いたものであり、細胞内におけるアクチン構造の力学応答性や、アクチン結合蛋白質の機能発揮との関連性について明確にされていない。
本申請では細胞内外において、アクチン構造の力学応答と、アクチン結合蛋白質の結合性との関係について調査した。
アクチンの分子構造を検出可能なFRET actinを蛍光アクチニンおよび、蛍光子フィリンを発現させた細胞に導入し、マイクロニードルを用いて細胞に力刺激を加えた際の細胞内アクチン構造と蛍光蛋白質の局在変化を調べた。その結果、細胞への力刺激による、細胞内アクチンの構造が変化と結合蛋白質の局在変化を確認することができた。さらに、FRETactinを含むアクチンフィラメントをin vitroにてニードルを用いて直接張力を加えた結果、測定したフィラメントすべてで構造変化が生じていることが示唆された。
以上の結果は、細胞内においてアクチン構造の力依存性がアクチン結合蛋白質の局在と関連し、細胞機能に影響している可能性を示唆している。
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