4量体キネシンとTPX2の一分子構造機能解析による紡錘体超構造の形成機構の解明

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TPX2は細胞分裂期に働く微小管結合タンパク質で、モータータンパク質のキネシンの機能制御に関わり、さらに紡錘体の大きさと形態に対しても影響を及ぼすことが知られる。本研究課題では、TPX2およびキネシンが集積することで紡錘体に特徴的な微小管アレイが自律的に生まれる機構の解明を目指して、ヒト培養細胞から精製したTPX2を用いて、電子顕微鏡、高速AFMおよび全反射顕微鏡によるイメージングで構造解析した。構造解析では、TPX2単量体の構造動態を高速AFMにより可視化することができた。さらに微小管上でTPX2がオリゴマーを形成する様子の詳細を電子顕微鏡で観察することができた。高速AFMと電子顕微鏡観察を組み合わせるアプローチにより、今まで知見が極めて乏しかったTPX2の分子構造についての理解が大きく前進した。さらに全反射顕微鏡を用いた蛍光イメージングにおいては、TPX2が微小管を架橋するときの配向に大きなバイアスを加えることが分かった。今回微小管に結合したTPX2の構造と微小管架橋特性が明らかになったことで、紡錘体形成においてTPX2が多数の微小管を組織化する仕組みについて、分子構造レベルで理解する可能性が開けた。また、微小管のより大域的なネットワーク構造にTPX2が及ぼす効果について調べるために、カエル卵抽出液にTPX2を添加した際の微小管動態をイメージングする系を整えた。先行研究と同様に、モータータンパク質のダイニンを阻害した条件においては扇状の微小管超構造が形成されることが確認できた。