４量体キネシンの制御による微小管高次ネットワークの形成メカニズム

４量体キネシンの微小管架橋特性をin vitroで探究するため、４量体キネシンの一種であるキネシン５とその制御タンパク質として知られるTPX2をヒト培養細胞から精製して、TPX2がキネシン5の微小管上での運動特性に与える効果を全反射蛍光顕微鏡イメージングにより調べた。前年度までにTPX2が一本の微小管上を歩くキネシン５に阻害的な効果を及ぼすことを明らかにした。当該年度はよりアッセイを発展させ、キネシン５が引き起こす2本の微小管の滑り運動に対してTPX2が及ぼす効果を調べ、定量した。キネシン５はTPX2の非存在下で逆平行に架橋された微小管同士を引き離す運動を示すが、TPX2の存在下では微小管同士の相対運動が止まることが分かった。さらに、TPX2はキネシン５の微小管結合を弱める効果をもつことが新たに明らかになった。この微小管結合抑制効果は、従来想定されていた効果とは逆であり、本研究では精製タンパク質の一分子イメージングのデータを元に詳細な輝度解析を行ったことで定量的な評価が可能になった。間期から分裂期に入った細胞では、微小管の配置が劇的に変化して、染色体の分配装置である紡錘体が形成される。本研究課題で行ったin vitroイメージングの結果は、紡錘体形成の際にキネシン５が複数の微小管を架橋し滑らせる運動がTPX2によって調節を受けることを示唆する。微小管・分子モーター・制御タンパク質の三者の相互作用により高次のネットワーク構造が自律的に形成される機構をボトムアップ的なアプローチで理解する上で重要な知見を提供する成果と言える。

４量体キネシンの微小管架橋特性をin vitroで探究するため、４量体キネシンの一種であるキネシン５とその制御タンパク質として知られるTPX2をヒト培養細胞から精製して、TPX2がキネシン5の微小管上での運動特性に与える効果を全反射蛍光顕微鏡イメージングにより調べた。前年度までにTPX2が一本の微小管上を歩くキネシン５に阻害的な効果を及ぼすことを明らかにした。当該年度はよりアッセイを発展させ、キネシン５が引き起こす2本の微小管の滑り運動に対してTPX2が及ぼす効果を調べ、定量した。キネシン５はTPX2の非存在下で逆平行に架橋された微小管同士を引き離す運動を示すが、TPX2の存在下では微小管同士の相対運動が止まることが分かった。さらに、TPX2はキネシン５の微小管結合を弱める効果をもつことが新たに明らかになった。この微小管結合抑制効果は、従来想定されていた効果とは逆であり、本研究では精製タンパク質の一分子イメージングのデータを元に詳細な輝度解析を行ったことで定量的な評価が可能になった。間期から分裂期に入った細胞では、微小管の配置が劇的に変化して、染色体の分配装置である紡錘体が形成される。本研究課題で行ったin vitroイメージングの結果は、紡錘体形成の際にキネシン５が複数の微小管を架橋し滑らせる運動がTPX2によって調節を受けることを示唆する。微小管・分子モーター・制御タンパク質の三者の相互作用により高次のネットワーク構造が自律的に形成される機構をボトムアップ的なアプローチで理解する上で重要な知見を提供する成果と言える。