アクチン繊維を極性揃えて配向させる植物ミオシンの新規機能の解明

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植物細胞内ではアクチン繊維が極性を揃えて配向しており、またアクチン繊維も束化様になっている。この極性を揃えたアクチン繊維の上を，小胞体に結合したミオシンXIが一方向に動くので，植物細胞内では原形質流動と呼ばれている一方向性の流れが生じている。近年，様々な実験結果から「ミオシンXIとアクチン繊維との相互作用により，アクチン繊維は自律的に極性を揃えて配向する」ことが示唆されている。しかし，その分子機構は不明である。本研究においては、この機能解明のため、研究代表者が独自に開発したミオシンXIの発現、精製系により様々な種類のミオシンXIを精製し、そして、精製した様々な種類のミオシンXIを用いて、ミオシンXIの酵素・運動機能はじめ様々な生物物理学的、生化学的な手法による機能解析・構造解析を行った。2022年2月のPNASで、ミオシンXIの最初の高解像度結晶構造を世界に先かげての発表したが、この構造解析したシロイヌナズナのミオシンXIの１つであるAtXI-2のモータードメイン（MD）はアクチンを極性揃えて配向させる性質およびアクチン繊維の束化能が顕著である。一方、シャジクモのミオシンCcXIはアクチンを極性揃えて配向させず、アクチン繊維の束可能がほとんどない。そこで、AtXI-2 MDの様々な部位をCcXIに該当領域に置換することにより、アクチン繊維が極性を揃えて配向させ、アクチン繊維を束化を担うAtXI-2 MD内の領域の探索を行った。その結果、これまで機能が未知であったミオシンのMDのN末端サブドメインにアクチン繊維の束化を担う部分があることを明らかにした。