自律振動する超分子機械を創って理解する

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鞭毛・繊毛運動の駆動力となるタンパク質分子モーター、軸糸ダイニンは、巨大で複雑な構造をもつために、他の生物分子モーターと比べて研究の進捗が大きく滞っている状態であった。本研究では、クラミドモナスの鞭毛軸糸中にある軸糸ダイニンに着目し、これらが集まって多分子化することで統制の取れた速く大きな運動を作り出すメカニズムを明らかにしようとしたものである。そのために、軸糸ダイニンに遺伝子的にタグを導入する方法や大量精製する方法を検討し、特異的なタグが付いた軸糸ダイニンを高濃度で精製することに成功した。さらに、得られた軸糸ダイニンをDNAナノ構造体上に配置することで、軸糸ダイニンが実際に軸糸上に並んでいる状況を再現し、軸糸ダイニンが協調的に働き速い滑り運動を作り出す仕組みを明らかにしようとした。ところがDNA上に並んだ軸糸ダイニンは予想に反して速い滑り運動を作り出すことができなかった。電子顕微鏡で観察したところ、軸糸ダイニンはDNA上に結合してはいるが、同じ向きではなくバラバラの方向を向いていることが分かった。そこで、今年度は、「同じ向きで整列」させるため、当初の課題をさらに発展させ、軸糸ダイニンをDNA上に２点で留める方法を検討することにした。２点留めのためには、軸糸ダイニンに２個のタグを入れる必要があるが、方法や条件の検討に半年程度かかったものの、ついにこれを得ることに成功した。このダイニンを使って、今後も引き続き、向きをそろえた状態で配列したダイニンがどのように協調し運動を作り出すか詳細に解析していきたい。