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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。

モーター molecular KIF と tiny tube の complex を high resolution です was 観ることは conveying の molecules in cells メカニズムを interpret するため, クライオ electronic 顕 micromirror を using し, 1) KIF19A の tiny tube to take off the overlap active と motility の molecular メカニズム, 2) KIF5C による tiny tube への synergy combination の molecular mechanisms Youdaoplaceholder0 study the を line った. Sample は riken institute cross creek キャンパスの Tecnai Arctica クライオ electronic 顕 micromirror で pinch of shadow し, tiny tubes のらせんパラメータを Ruby Helix プログラムで definitely めたあと, Frealign プログラムのヘリカル reconstitution method により parsing した. Each sample に, に, て, て, て, tens of thousands to hundreds of thousands of particles <s:1> αβチュ, ブリ, <s:1>, KIF trisomes てら, and the final structure is を to た. 1) small tube に along った exercise にえて, tiny tube の overlap に masato わる molecular モーター KIF19A について, taxol - GDP tiny tubes との complex をし, consummate クライオ electronic 顕 micro mirror method にて 7.0 オングストロームの resolution の tectonic を solution いた. この results, KIF19A は, tiny tube apex のがったチューブリン tectonic にも combining が may なフレキシブルな L8 ループと, tiny tubes との dynamic にと masato わる L12 ループ, さらに coincidence type off KIF に, 徴な long い L2 ループを interface して, tiny tubes と complex を form していることがら Youdaoplaceholder0 になった. 2) Taxol などの tiny pipe stabilization tonic をれていない GDP は tiny tube, the presence of ATP で KIF5C が combining すると, KIF5C affinity nature of なをつことが know られている (KIF5 の synergy combination). この phenomenon の tectonic background of なを agent るため, others 々なヌクレオチド state の tiny tube と KIF5C の various complex tectonic を 5 ~ 7 オングストロームの resolution で solution いた. Tiny tube のその results, KIF5C とヌクレオチド state によって, tiny tubes のピッチが elongation することを Ming らかにした. この results は, KIF5C にの movement with って tiny tube が structure - the をし, この tiny tube の structure - the がさらに KIF5C にの movement influence を and えることを in stopping している.