統合的構造解析法による繊毛中心対複合体の構造解明

真核生物の運動駆動装置である繊毛・鞭毛の中心には、屈曲運動を制御する中心対複合体が存在している。中心対複合体は多数のコンポーネントから構成されており、本研究では中心対複合体の構築や、その機能の詳細について明らかにすることを目指した。Bui研との国際共同研究にて、繊毛から微小管画分を精製し、クライオ電子顕微鏡法解析で撮像・構造解析を行うことで、中心対複合体の立体構造決定するために研究を進めた。さらなる高度な電子顕微鏡解析を推進するため、市川が海外出張を行い新たな国際共同研究を開始した。また、昨年度作成した中心対微小管タンパク質のクラミドモナス変異体を用いて、キネシンの局在と機能を解析した。ある変異株では、遊泳速度は野生株の８０％程度に低下していた。今後、運動性を詳細に検討する予定である。新たな展開として、共同研究により独自に開発したペプチド融合タンパク質を用いることで、細胞骨格の一種であるタンパク質ナノチューブ「微小管」からなる多様な超構造体を人工的に構築することに世界で初めて成功した。その超構造体とは、微小管内部に結合するTau由来ペプチドを四量体蛍光タンパク質Azami-Greenに連結することで、微小管内部への結合による微小管の極めて高い安定化と、外部への結合によるダブレットや分岐などの超構造体の形成を達成したものである。本成果は、微小管からなる分子ロボットなどのナノ材料としての応用や、繊毛・鞭毛の形成原理の解明につながると期待される。

真核生物の運動駆動装置である繊毛・鞭毛の中心には、屈曲運動を制御する中心対複合体が存在している。中心対複合体は多数のコンポーネントから構成されており、本研究では中心対複合体の構築や、その機能の詳細について明らかにすることを目指した。Bui研との国際共同研究にて、繊毛から微小管画分を精製し、クライオ電子顕微鏡法解析で撮像・構造解析を行うことで、中心対複合体の立体構造決定するために研究を進めた。さらなる高度な電子顕微鏡解析を推進するため、市川が海外出張を行い新たな国際共同研究を開始した。また、昨年度作成した中心対微小管タンパク質のクラミドモナス変異体を用いて、キネシンの局在と機能を解析した。ある変異株では、遊泳速度は野生株の８０％程度に低下していた。今後、運動性を詳細に検討する予定である。新たな展開として、共同研究により独自に開発したペプチド融合タンパク質を用いることで、細胞骨格の一種であるタンパク質ナノチューブ「微小管」からなる多様な超構造体を人工的に構築することに世界で初めて成功した。その超構造体とは、微小管内部に結合するTau由来ペプチドを四量体蛍光タンパク質Azami-Greenに連結することで、微小管内部への結合による微小管の極めて高い安定化と、外部への結合によるダブレットや分岐などの超構造体の形成を達成したものである。本成果は、微小管からなる分子ロボットなどのナノ材料としての応用や、繊毛・鞭毛の形成原理の解明につながると期待される。