アクチンフィラメントの構造多型と機能分化

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21370061
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 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 (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)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 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

われわれは、アクチンフィラメントが様々な異なった原子構造をとることにより異なったアクチン結合タンパク質と相互作用し、異なった機能を果たすことができるという仮説の検証を試みた。その結果、張力によりらせんピッチが伸びたアクチンフィラメントはミオシンIIと相互作用しやすいこと、および、ミオシンIIとコフィリンという異なるアクチン結合タンパク質をアクチンフィラメントと共存させると、結合部位が競合しないにもかかわらず、両者はそれぞれ相互排他的にアクチンフィラメントと結合することを見出した。これらはいずれも上記仮説を支持する結果である。

研究成果

• [雑誌論文] G146V mutation at the hinge region of actin reveals a myosin class-specific requirement of actin conformations for motility (2012)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. Q. P., T. Komori, N. Umeki N. Demizu, K. Ito, A. Hikikoshi-Iwane, K. Tokuraku, T. Yanagida and T. Q. P.Noguchi, T. Q. P., T. Komori, N. Umeki N. Demizu, K. Ito, A. Hikikoshi-Iwane, K. Tokuraku, T. Yanagida and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: (in press)
  • URL: http://www.jbc.org/content/early/2012/05/27/jbc.M111.321752.long
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microtubule-associated protein 4 binds to actin filaments and modulates their properties (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, K., K. Tokuraku, M. R. Hasan, and S. Kotani
  • 雑誌名: J. Biochem 巻: 151 ページ: 99-108
  • DOI: DOI:10.1093/jb/mvr119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the myosin II motor domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., Y. Iwadate, N. Umeki, A. Nagasaki, and S. Yumura
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6 ページ: e26200
  • URL: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0026200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractal dimension analysis and mathematical morphology of structural changes in actin filaments imaged by electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Kimori, Y., E. Katayama, N. Morone, and T. Kodama
  • 雑誌名: J. Struct. Biol 巻: 176 ページ: 1-8
  • DOI: DOI:10.1016/j.jsb.2011.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis for Actin Assembly, Activation of ATP Hydrolysis, and Delayed Phosphate Release (2010)
  • 著者名/発表者名: Murakami, K., T. Yasunaga, T. Q. P. Noguchi, Y. Gomibuchi, K. X. Ngo, T. Q. P. Uyeda, and T. Wakabayashi
  • 雑誌名: Cell 巻: 143 ページ: 275-287
  • DOI: DOI:10.1016/j.cell.2010.09.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myosin-actin Interaction in Dictyostelium Cells Revealed by GFP-based Strain Sensor and Validated Linear Spectral Unmixing (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwai, S., and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: Cytometry A 巻: 77 ページ: 743-750
  • DOI: DOI:10.1002/cyto.a.20900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of novel dominant negative mutant actins using glycine targeted scanning identified G146V actin that cooperatively inhibits cofilin binding (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. Q. P., R. Toya, H. Ueno, K. Tokuraku, and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 396 ページ: 1006-1011
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbrc.2010.05.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dominant negative mutant actins identified in flightless Drosophila can be classified into three classes, including perturbation of the tropomyosin-troponin system (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. Q. P., Y. Gomibuchi, K. Murakami, H. Ueno, K. Hirose, T. Wakabayashi, and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 285 ページ: 4337-4347
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M109.059881
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin interaction and regulation of cyclin-dependent kinase 5/P35 complex activity (2010)
  • 著者名/発表者名: Xu, J., K. Tsutsumi, K. Tokuraku, K. A. Estes, S. Hisanaga, T. Ikezu
  • 雑誌名: J. Neurochem 巻: 116 ページ: 192-204
  • DOI: DOI:10.1111/j.1471-4159.2010.06824.x
  • 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., E. Katayama, K. Sekimoto, and E. Muto
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 98 ページ: 1589-1597
  • DOI: DOI:10.1016/j.bpj.2009.12.4323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of Anaphase Midzone Microtubules is Regulated by Rho during Cytokinesis in Human Fibrosarcoma Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Kanada, M., A. Nagasaki, and T. Q. P. Uyeda
  • 雑誌名: Exp. Cell Res. 巻: 315 ページ: 2705-2714
  • DOI: DOI:10.1016/j.yexcr.2009.06.027
  • 査読あり
• [学会発表] FRET analyses of WT and G146V actin filaments identify a conformational state necessary for myosin motility and cofilin binding (2011)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. M. Morimatsu, T. Komori, A. Iwane, T. Yanagida, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: National Singapore University, Singapore
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Stretching actin filaments within cells enhances their affinity for the myosin II motor domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., Y. Iwadate, N. Umeki, A. Nagasaki, S. Yumura
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県、姫路工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Unidirectional conformational changes of actin filaments : possible implications in force generation by myosin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kien, N. X., E. Katayama, S. Iwai, M. Suzuki, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県、姫路工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Exclusive binding of myosin and cofilin to F-actin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kijima, S., T. Noguchi, T. Q. P. Uyeda, K. Tokuraku
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県、姫路工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [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: Uyeda, T. Q. P., Y. Iwadate, S. Yumura, A. Nagasaki
  • 学会等名: International Symposium "Actin, the cytoskeleton, and the nucleus"
  • 発表場所: National Singapore University, Singapore
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Cooperative binding of cofilin to actin filaments observed by fluorescence microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., N. Umeki, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 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: Demizu, N., T. Noguchi, T. Q. P. Uyeda, K. Tokuraku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] G146V mutant actin is defective in conformational changes, accompanied by impaired motility with skeletal myosin (2010)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T. M. Morimatsu, T. Komori, K. Ito, A. Iwane, T. Yanagida, T. Q. P. Uyeda
  • 学会等名: Biophysical Society 54th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-02-21
• [学会発表] Actin interaction and regulation of cyclin-dependent kinase 5/p35 complex activity (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Xu, K. Tokuraku, L-H Tsai, T. Ikezu
  • 学会等名: Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] Localization of myosin II to the cleavage furrow is driven by multiple mechanisms including direct recognition of specific subsets of actin filaments by the motor domain of myosin II (2009)
  • 著者名/発表者名: Uyeda, T. Q. P., S. Yumura, A. Nagasaki
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [備考]
  • URL: http://staff.aist.go.jp/t-uyeda/HP/CEB8A6F4-E4BC-11DA-9287-000A95B8DB8E/A9D295CE-E035-11DC-A6FB-000A95B8DB8E.html