アクチン繊維を極性揃えて配向させる植物ミオシンの新規機能の解明

阐明植物肌球蛋白极化和定向肌动蛋白纤维的新功能

基本信息

批准号：
20K06583
负责人：
伊藤光二
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞内ではアクチン繊維が極性を揃えて配向しており、またアクチン繊維も束化様になっている。この極性を揃えたアクチン繊維の上を，小胞体に結合したミオシンXIが一方向に動くので，植物細胞内では原形質流動と呼ばれている一方向性の流れが生じている。近年，様々な実験結果から「ミオシンXIとアクチン繊維との相互作用により，アクチン繊維は自律的に極性を揃えて配向する」ことが示唆されている。しかし，その分子機構は不明である。本研究においては、この機能解明のため、研究代表者が独自に開発したミオシンXIの発現、精製系により様々な種類のミオシンXIを精製し、そして、精製した様々な種類のミオシンXIを用いて、ミオシンXIの酵素・運動機能はじめ様々な生物物理学的、生化学的な手法による機能解析・構造解析を行った。2022年2月のPNASで、ミオシンXIの最初の高解像度結晶構造を世界に先かげての発表したが、この構造解析したシロイヌナズナのミオシンXIの１つであるAtXI-2のモータードメイン（MD）はアクチンを極性揃えて配向させる性質およびアクチン繊維の束化能が顕著である。一方、シャジクモのミオシンCcXIはアクチンを極性揃えて配向させず、アクチン繊維の束可能がほとんどない。そこで、AtXI-2 MDの様々な部位をCcXIに該当領域に置換することにより、アクチン繊維が極性を揃えて配向させ、アクチン繊維を束化を担うAtXI-2 MD内の領域の探索を行った。その結果、これまで機能が未知であったミオシンのMDのN末端サブドメインにアクチン繊維の束化を担う部分があることを明らかにした。

在植物细胞中，肌动蛋白纤维以均匀的极性定向，肌动蛋白纤维也被捆绑。肌球蛋白XI与内质网的结合在这些极化肌动蛋白纤维上移动，从而在植物细胞内形成了称为原生质流动的单向流动。近年来，各种实验结果表明，“由于肌球蛋白XI和肌动蛋白纤维之间的相互作用，肌动蛋白纤维在极性上以均匀的极度定向。”但是，其分子机制尚不清楚。在这项研究中，为了澄清该功能，使用主要研究者独立开发的肌球蛋白XI的表达和纯化系统纯化了各种类型的肌球蛋白XI，并使用各种生物物理和生物化学方法（包括肌球蛋白XI的酶和运动功能）进行了功能和结构分析。在2022年2月的PNAS上，肌球蛋白XI的第一个高分辨率晶体结构在世界上宣布，ATXI-2的运动域（MD）是拟南芥的肌球蛋白XIS之一，分析了该结构分析，它与Actin具有显着的吻合，并且与Actin的一致性非常重要，并且具有可行的bundle artle actin fibers fibers fibers bundle bundle fibers。另一方面，来自阴影蜘蛛的肌球蛋白CCXI在极性上不符合肌动蛋白，并且几乎没有肌动蛋白纤维捆。因此，通过搜索ATXI-2 MD的各种位点，用与CCXI相应的区域，搜索了肌动蛋白纤维以均匀的极性定向，并且搜索了负责肌动蛋白纤维束的ATXI-2 MD内的区域。结果，据揭示了肌球蛋白MD的N末端亚域，该肌球蛋白MD的功能以前未知，是负责肌动蛋白纤维束的一部分。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structure-function Relationship of the Fastest Myosin

最快肌球蛋白的结构-功能关系

DOI：
10.2142/biophys.63.91
发表时间：
2023
期刊：
Seibutsu Butsuri
影响因子：
0
作者：
Kondo Tatsuya;Nakamura Yui;Nojima Shingo;Yao Min;Imai Tomoya;伊藤光二，原口武士，玉那覇正典，鈴木花野，村田武士
通讯作者：
伊藤光二，原口武士，玉那覇正典，鈴木花野，村田武士

CbM4の持つ時計回りの運動活性の解析

CbM4 顺时针运动活动分析

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉村考平 ;伊美拓真 ;原口武士 ;玉那覇正典 ;伊藤光二
通讯作者：
伊藤光二

Functional analysis of plant-specific myosin XIs

植物特异性肌球蛋白 XIs 的功能分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takeshi Haraguchi;Masanori Tamanaha;Kano Suzuki;Kohei Yoshimura;Takuma Imi;Motoki Tominaga;Hidetoshi Sakayama;Tomoaki Nishiyama;Takeshi Murata;Kohji Ito
通讯作者：
Kohji Ito

植物ミオシンにおけるアクチン上での非対称運動の網羅的解析

植物肌球蛋白对肌动蛋白不对称运动的综合分析