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単粒子法を応用した分子モーターキネシン・微小管複合体のクライオ電子顕微鏡構造解析

单粒子法冷冻电子显微镜结构分析分子运动驱动蛋白-微管复合物

基本信息

批准号：
13J05975
负责人：
森川真夏
金额：
$ 1.73万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

モーター分子KIFと微小管の複合体を高解像度で観察することは細胞内輸送の分子メカニズムを解明するため、クライオ電子顕微鏡を利用し、１）KIF19Aの微小管脱重合活性と運動性の分子メカニズム、２）KIF5Cによる微小管への協同的結合の分子機構　の研究を行った。試料は理化学研究所横浜キャンパスのTecnai Arcticaクライオ電子顕微鏡で撮影し、微小管のらせんパラメータをRuby Helixプログラムで決めたあと、Frealignプログラムのヘリカル再構成法により解析した。各試料について数万～数十万粒子のαβチューブリンKIF三量体から最終構造を得た。１）微小管に沿った運動に加えて、微小管の脱重合に関わる分子モーターKIF19Aについて、taxol-GDP微小管との複合体を作成し、クライオ電子顕微鏡法にて7.0 オングストロームの解像度の構造を解いた。この結果、KIF19Aは、微小管先端の曲がったチューブリン構造にも結合が可能なフレキシブルなL8ループと、微小管との結合と運動に関わるL12ループ、さらに脱重合型KIFに特徴的な長いL2ループを介して、微小管と複合体を形成していることが明らかになった。２）Taxolなどの微小管安定化剤を入れていないGDP型微小管は、ATP存在下でKIF5Cが結合すると、KIF5C親和的な性質を持つことが知られている（KIF5の協同的結合）。この現象の構造的な背景を探るため、様々なヌクレオチド状態の微小管とKIF5Cの各複合体構造を5 ~ 7 オングストロームの解像度で解いた。その結果、KIF5Cと微小管のヌクレオチド状態によって、微小管のピッチが伸長することを明らかにした。この結果は、KIF5Cの運動に伴って微小管が構造変化をし、この微小管の構造変化がさらにKIF5Cの運動に影響を与えることを示唆している。

The molecular KIF microtubule complex with high resolution was used to detect the molecular microtubule complex in the microtubules of the KIF19A microtubule, and to study the molecular mechanism in conjunction with the KIF5C microtubule complex. The Yokohama Institute of Science and Chemistry, the Y Each material contains tens of thousands to hundreds of thousands of particles, alpha β particles, KIF triplets, which are the most efficient. The main results are as follows: 1) the micro-tube is added along the micro-tube, the micro-tube is decoincident, the molecule is used to make the KIF19A complex, the taxol-GDP micro-tubule is made into a complex, and the resolution of the micro-tube is determined by the method of computer micrometer. The results of the experiment, KIF19A, the end of the microtube, the combination of the L8 and the microtubule, the combination of the microtubule, the L12, the long L2 and the complex of the microtubule, and the complex of the microtubule are formed. 2) the Taxol microtubule stabilizer was inserted into the GDP microtubule in the presence of ATP, the combination of KIF5C microtubule and KIF5C microtubule, the combination of GDP microtubule and KIF5C microtubule in the presence of GDP, GDP microtubule, GDP microtubule The complex of "background", "background", "micro-tube", "KIF5C" and "micro-tube" is 5 ~ 7 years old, and the resolution is very high. The results show that the KIF5C microtubules are affected by microtubules, and the microtubules are elongated by microtubules. The results of the experiment, the KIF5C operation, the operation of the microtubes, the generation of the microtubes, the imaging of the KIF5C, and the instigation of the microtubes.