ダイニンにおける長大なコイルドコイル構造を介した情報伝達機構

本年度は、ダイニンによって引き起こされる微小管滑り運動において、ストークが果たす役割について研究を行った。細胞質ダイニンを用いて微小管滑り運動を観察すると、微小管はガラス上に固定されたダイニンの上を直線的に移動する。しかし、一部の軸糸ダイニンを用いると、微小管が進行方向に対して右ねじ様の回転をしながら移動することが知られており、これはそれらのダイニンが微小管に対して力を発生する際にストークのコイルドコイルあるいはストークヘッドがねじれるような動きをするためであると考えられる。軸糸ダイニンとはすなわち、真核細胞の鞭毛を動かすモータータンパク質であるから、このような機構は長年の研究課題となっている鞭毛の屈曲の仕組みを知る上で極めて重要である。ところが、細胞質ダイニンについては既にこの実験に十分な量のタンパク質の精製が可能な発現系が完成しているのにもかかわらず、軸糸ダイニンの発現系では十分な発現量が実現しておらず、回転運動の機構を詳細に解析することが困難な状況にある。そこで、細胞質ダイニンのストークのコイルドコイルまたはストークヘッドのみを軸糸ダイニンと置き換えたコンストラクトを作製して細胞質ダイニンの発現系で発現し、この機構の解明に取り組んだ。この結果、微小管の回転はコイルドコイルによって引き起こされることが明らかになった。また、ヒトにおいても細胞質ダイニンは微小管を回転させず、軸糸ダイニンは回転させることを示した。以上の結果から、ダイニンの運動におけるストークの役割について新しい知見を得るとともに、軸糸ダイニンによるトルクの発生がヒトから単細胞生物に至る広範囲の種に共通した性質であり、生理的にも重要な意義を持つであろうことを示すことができた。

本年度は、ダイニンによって引き起こされる微小管滑り運動において、ストークが果たす役割について研究を行った。細胞質ダイニンを用いて微小管滑り運動を観察すると、微小管はガラス上に固定されたダイニンの上を直線的に移動する。しかし、一部の軸糸ダイニンを用いると、微小管が進行方向に対して右ねじ様の回転をしながら移動することが知られており、これはそれらのダイニンが微小管に対して力を発生する際にストークのコイルドコイルあるいはストークヘッドがねじれるような動きをするためであると考えられる。軸糸ダイニンとはすなわち、真核細胞の鞭毛を動かすモータータンパク質であるから、このような機構は長年の研究課題となっている鞭毛の屈曲の仕組みを知る上で極めて重要である。ところが、細胞質ダイニンについては既にこの実験に十分な量のタンパク質の精製が可能な発現系が完成しているのにもかかわらず、軸糸ダイニンの発現系では十分な発現量が実現しておらず、回転運動の機構を詳細に解析することが困難な状況にある。そこで、細胞質ダイニンのストークのコイルドコイルまたはストークヘッドのみを軸糸ダイニンと置き換えたコンストラクトを作製して細胞質ダイニンの発現系で発現し、この機構の解明に取り組んだ。この結果、微小管の回転はコイルドコイルによって引き起こされることが明らかになった。また、ヒトにおいても細胞質ダイニンは微小管を回転させず、軸糸ダイニンは回転させることを示した。以上の結果から、ダイニンの運動におけるストークの役割について新しい知見を得るとともに、軸糸ダイニンによるトルクの発生がヒトから単細胞生物に至る広範囲の種に共通した性質であり、生理的にも重要な意義を持つであろうことを示すことができた。