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分子モータータンパク質キネシンは2つのモータードメイン(頭部)を交互に動かして運動することが知られているが、どのような仕組みで前後の頭部が協調的に結合解離を行うのかはまだ明らかにされていない。本研究は、2つの頭部をつなぐネックリンカー部位に着目し、ネックリンカーによってキネシン頭部の活性状態が制御される仕組みを明らかにすることを目的とする。本年度は、ネックリンカー部位がキネシン頭部のATP加水分解反応に与える影響を様々な手法を用いて調べた。まず遺伝子組み換えにより単頭キネシンのネックリンカーをC末端側から欠失させたところ、短くするにつれてATP加水分解速度が低下し、'ネックリンカー全体を欠失させると加水分解速度がほとんど失われた。次に、ネックリンカー上のよく保存された疎水残基I325をAlaやGIyに置換したところ、これらの変異体もネックリンカー欠失変異体と同様に加水分解速度が大幅に低下した。このイソロイシン残基はATP状態でキネシン頭部表面に露出する疎水ポケットに相補的に相互作用することが知られており、この相互作用がキネシンのATP加水分解を促進するのに重要であることを示唆するものである。次に一分子蛍光観察法を用いて微小管からの結合解離を直接観察したところ、I325変異体は飽和ATP存在下でも微小管から解離しにくくなっていることが明らかになった。また一分子FRET法を用いてネックリンカーの構造状態を観察したところ、I325変異体ではATP結合に伴うネックリンカーの構造変化が正常に進行しないことが示された。これらの結果は、ネックリンカーと頭部との間の疎水相互作用がATP加水分解の促進に重要な役割を担っていることを示唆するものである。
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