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アクチンは細胞運動や細胞分裂など多くの細胞機能において重要な役割を担う蛋白質である。これまでin vitroの研究によりアクチンの構造多型が観察されている。一方、細胞内においてもアクチンが多様な構造を取り、そのことが細胞機能にどのような影響を与えるのかについては不明な点が多い。本研究では細胞内でアクチンの構造分布を調べることで、細胞機能とアクチン構造との関連を調査することを目的とした。そのためにはまず、アクチンの異なるドメインにドナーとアクセプターとなる蛍光色素を結合させた分子内FRETプローブアクチンを調製した。このFRETプローブアクチンをエレクトロポレーション法によりPtK2細胞に導入し、FRET強度を観察した。その結果、細胞内のFRET強度は一様ではなく、アクチン構造が特定の領域により異なる可能性が示された。アメーバ運動中の細胞においては細胞前後でFRET強度が異なる様子が観察されたことから、アクチン構造が細胞の極性に関与している可能性がある。また、これまでの研究によりある特定の変異をアクチンに導入するとアクチンの構造変化を抑制することがわかっていることから、この変異アクチンを調製し、細胞内に導入した。変異アクチンは細胞内において、導入直後は変異アクチンも正常なアクチンと同様に局在したが、一定時間経過後には、局在がなくなり、細胞が収縮する様子が観察された。これらの結果は、多様なアクチン構造は細胞が正常に機能するために必須であることを示唆している。
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