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繊毛・鞭毛の波打ち運動は、ＡＴＰ加水分解のエネルギーを利用して微小管上をマイナス端方向に移動する分子モーターダイニンによって駆動されるが、その複雑な運動は個々のダイニン分子の機能の足し合わせでは説明できない。微小管上に規則的に配列したダイニンが互いに協調し、また、力などによる制御を受けながら機能する仕組みを理解するためには、軸糸内と同様に規則的に配列し、力を出して運動しているダイニンの構造を高分解能で明らかにする必要がある。しかし、力学的負荷のもとで運動中のダイニンの構造に関する知見は、現在までほとんど得られていない。そこで本研究では、このようなダイニンの構造を低温電子顕微鏡で解析することを目的とし、少数のダイニン分子と微小管、微小管架橋構造から成る系を開発した。
緑藻クラミドモナスから軸糸外腕ダイニンを抽出し、長さを短くした微小管に結合させて、1マイクロメートル程度の微小管二本の間に十～数十個のダイニン分子が規則的に並んだ複合体を作成することができた。ＡＴＰを加えて運動が起こると微小管が滑り合って複合体が解離してしまうため、ＤＮＡ折り紙法を利用したリンカーで微小管同士を架橋した。ビオチン化した微小管を用いてダイニン-微小管複合体を作成し、両端をビオチン化したＤＮＡ折り紙架橋構造を用いて、ストレプトアビジンを介した架橋を行った。作成したダイニン-微小管-ＤＮＡ架橋複合体にＡＴＰを加えることにより、力発生中のダイニンの構造を電子顕微鏡で観察することができた。今後、この構造の解析を進める必要がある。
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