生体内に近いダブレット微小管の原子モデルの構築

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15733
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 市川 宗厳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80844662)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ダイニン / 繊毛 / クライオ電子顕微鏡法

研究成果の概要

繊毛は細胞の運動を駆動する細い毛のような構造である。繊毛内には9本のダブレット微小管が存在しており、モータータンパク質である軸糸ダイニンが周期的に結合している。軸糸ダイニンのうち外腕ダイニンは繊毛の運動を引き起こす主要なモーターである。外腕ダイニンは多くのサブユニットから構成されている複合体であるが、ダブレット微小管に結合した外腕ダイニンの構造の詳細はわかっていなかった。本研究では、クライオ電子顕微鏡法を用いてダブレット微小管に結合した外腕ダイニン複合体のサブユニット構造を明らかにした。さらに繊毛に組み込まれる前の不活性な外腕ダイニンの構造と比較することで、その活性化機構も明らかにした。

自由記述の分野

生物物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

繊毛は、ヒトの体内のほぼ全ての細胞に存在しており、繊毛タンパク質の異常は、内蔵逆位や不妊などヒトにおける繊毛病の症状を引き起こすことも知られている。そのため、繊毛の運動機構の理解は重要な課題である。本研究において繊毛内の外腕ダイニンの立体構造及び活性化機構を解明できたことは、これらの繊毛病の病態の理解に重要な基盤となる。また、本研究において明らかになった外腕ダイニンの高分解能の構造は、今後、外腕ダイニンを改変し、新たなナノデバイスを開発することにも応用できるだろう。