アクチンフィラメントの構造多型と機能分化

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21370061
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 上田 太郎 独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 部門付き (90356551)
• 研究分担者: 徳楽 清孝 室蘭工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00332106) ; 片山 栄作 千葉大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (50111505)
• キーワード: アクチンフィラメント / ミオシン / コフィリン / 協同的結合 / 張力 / メカノセンサー / 細胞極性

研究概要

アクチンフィラメントは、細胞運動や細胞内物質輸送等のさまざまな現象で非常に重要な機能を果たしている。われわれは、細胞内アクチンフィラメントのこうした機能分化には、アクチンフィラメントの構造変化、とくに外力による変形や特異的アクチン結合タンパク質による構造変化が重要な機能を果たしているのではないかという仮説の検証に取り組み、今年度は以下の成果を上げた。
1.昨年度までに、蛍光標識したミオシンIIのモーター領域断片とコフィリンを調製がそれぞれ個別にアクチンフィラメントと長距離の協同的結合することを発見していた。今年度は、ミオシンIIモーター領域断片、コフィリンおよび過剰量のアクチンフィラメント三者が共存する場合に、ミオシンIIモーター領域断片とコフィリンが相互排他的にアクチンフィラメントと結合する条件を見出すことができた。来年度にさらなる条件検討が必要になるが、これにより本研究の重要な目標達成にめどが立ったといえる。
2.蛍光標識したミオシンIIモーター領域断片が、細胞内で張力のかかったアクチンフィラメントに局在することを昨年度までに観察していたが、今年度は、ミオシンIIフィラメントの細胞内局在に影響すると言われている変異体においても、ミオシンIIモーター領域断片は張力のかかったアクチンフィラメントに局在することを見出した。この結果により、オシンIIモーター領域断片が張力のかかったアクチンフィラメントに局在するという性質はアクチンフィラメントの本来的性質であることが示唆され、本研究の仮説がさらに支持された。
3.ミオシンIIモーター領域断片がアクチンフィラメントに及ぼす影響を構造的に解明するため、アクチンの分子内FRET解析を行い、ミオシンIIモーター領域断片がATP依存的にFRETシグナルに影響を与えることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Single, restriction enzyme-assisted megaprimer PCR to fuse two DNA sequences on separate cloning vectors. (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T.Q.P., Umeki, N.
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin interaction and regulation of cyclin-dependent kinase 5/P35 complex activity. (2011)
  • 著者名/発表者名: Xu, J., Tsutsumi, K., Tokuraku, K., Estes, K.A., Hisanaga, S., Ikezu, T.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 116 ページ: 192-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron microscopic evidence for the myosin head lever arm mechanism in hydrated myosin filaments using the gas environmental chamber. (2011)
  • 著者名/発表者名: Minoda, H., Okabe, T., Inayoshi, Y., Miyakawa, T., Miyauchi, Y., Tanokura, M., Katayama, E., Wakabayashi, T., Akimoto, T., Sugi, H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 405 ページ: 651-656
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional Brownian motion of charged nanoparticles along microtubules : a model system for weak binding interactions. (2010)
  • 著者名/発表者名: Minoura, I., Katayama, E., Sekimoto, K., Muto, E.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 98 ページ: 1589-1597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of novel dominant negative mutant actins using glycine targeted scanning identifies G146V actin that cooperatively inhibits cofilin binding (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T.Q.P., Toya, R., Ueno, H., Tokuraku, K., Uyeda, T.Q.P.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 396 ページ: 1006-1011
  • 査読あり
• [学会発表] 力学的刺激部位へのGFP-ミオシンIIS1の局在 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、岩楯好昭
  • 学会等名: 第13回細胞性粘菌研究会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] FRET analyses of WT and G146V actin filaments identify a conformational state necessary for myosin motility and cofilin binding. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、森松賢順、小森智貴、岩根敦子、柳田敏雄、上田太郎
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Stretched actin filaments in cells have a high affinity for S1 of myosin II. (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田太郎、岩楯好昭、祐村恵彦、長崎晃
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] G146V subunits in actin filaments are predominantly in a flat, slow-O depolymerizing conformation. (2010)
  • 著者名/発表者名: 野口太郎、上田太郎
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Cooperative binding of cofilin to actin filaments observed by fluorescence microscopy. (2010)
  • 著者名/発表者名: 中嶋潤、梅木伸久、上田太郎
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] The binding of heavy meromyosin to G146V actin mutant that cooperatively inhibits cofilin binding. (2010)
  • 著者名/発表者名: 出水紀行、野口太郎、上田太郎、徳楽清孝
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20