繊毛の外腕ダイニンβ重鎖の構造と機能

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ダイニンとキネシンは微小管系の運動モ-タ-である。両者は微小管に沿って正反対の方向に物質を移動させる。別の運動モ-タ-であるクラ-レットはDNA配列でみるとキネシンと良く似ているが、方向ではダイニンと同ど微小管のマイナス端への運動をおこなう。キネシンとクラ-レットの大きな違いは分子上におけるATP結合部位の位置にあり、前者ではN末端に、後者ではほぼ中央にある。そこで方向性は分子上におけるATP結合部位の位置と強く関係しているのではないかと考えた。(1)まずダイニンβ重鎖のcDNAクロ-ンを分離した。ダイニンの遺伝子クロ-ニングはそのたん白質の異常な大きさ(〜45KD_2)故に、重要性は強調されつつも、これまで報告がなかった。今回初めて成功した。このクロ-ンはATP結合部位のコンセンサス配列GXXXXGKTを有していた。エピト-プセレクションによって、この位置は分子のほぼ中央にあることがわかった。したがって、上記の推察が正しいことがわかった。(2)ダイニンと筋収縮のモ-タ-であるミオシンとは形や性質が異なるが、GXXXXGKTを含むセグメントIのドメインにおいては、70%のホモロジ-があった。したがって進化的には同じ遺伝子から分岐してきたものと思われる。(3)更にクロ-ニングの成果はβ重鎖の極性に関して極めて重要な知見をもたらした。それは今まで間接的な方法で求められていた極性と全く正反対のものであった。β重鎖をトリプシン処理すると、フラグメントA(ATPase活性をもつ)とフラグメントBにわかれるが、今までフラグメントAはBに対してN末端側にあるとされてきたが、フラグメントBがAに対してN末端側にあることがわかった。以上述べてきた様に、本年度の研究実績によってこれまでの概念を打ち破る真実がでてた。