微小管の翻訳後修飾による軸糸内輸送網の制御方法に関する分子シミュレーション研究

微管翻译后修饰控制轴丝内运输网络的分子模拟研究

基本信息

批准号：
22K15070
负责人：
久保進太郎
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

軸糸内輸送はdynein-2とkinesin-2が集合体を成したIFT-trainと呼ばれるものによって行われる。kinesin-2が細胞質側から鞭毛・繊毛の先端方向への輸送を担い、dynein-2が逆方向の輸送を担う。この時、軸糸内部の微小管骨格はそれぞれがA管とB管からなるダブレット微小管を形成している。これまでの研究から、kinesin-2がB管上、dynein-2がA管上を運動することが知られていた。だが、この微小管選択機構については明らかにされてこなかった。私は、B管がA管に比べて、微小管の翻訳後修飾が多いことに注目した。つまり、微小管の翻訳語修飾がkinesin-2の運動を促進、または、dynein-2の運動を阻害することによって、dynein-2とkinesin-2の微小管選択が行われているのではないかと考えた。そこで、まずはdynein-2と微小管翻訳後修飾の関係性について調べることとした。理論的に微小管表面に翻訳語修飾を施し、その表面上でdynein-2の挙動を確認した。具体的にはデチロシン化・ポリグルタミン酸化・ポリグリシン化をそれぞれ、または混ぜた状態で付与した系を作成した。その結果、特にポリグルタミン酸化がdynein-2の歩行運動を著しく阻害している様子が確認された。これらの結果はScientific Reportsに掲載された。Kubo, S., Bui, K.H. Regulatory mechanisms of the dynein-2 motility by post-translational modification revealed by MD simulation. Sci Rep 13, 1477 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28026-z

轴突内运输是由动力蛋白 2 和驱动蛋白 2 的组装（称为 IFT 序列）进行的。驱动蛋白-2 负责从细胞质运输到鞭毛和纤毛的尖端，动力蛋白-2 负责相反方向的运输。此时，轴丝内部的微管骨架形成双联微管，每个微管由A管和B管组成。从之前的研究中得知，kinesin-2 在 B 管上移动，dynein-2 在 A 管上移动。然而，微管选择的机制尚未阐明。我关注的事实是，B 管比 A 管具有更多的微管翻译后修饰。换句话说，dynein-2和kinesin-2之间的微管选择可能是通过促进kinesin-2的运动或抑制dynein-2的运动的微管的翻译修饰来进行的。因此，我们首先决定研究dynein-2与微管翻译后修饰之间的关系。我们从理论上用翻译词修饰了微管的表面，并证实了dynein-2在表面的行为。具体来说，我们创建了一个系统，其中单独或以混合状态应用脱酪氨酸、聚谷氨酸氧化和聚甘氨酸。结果证实，聚谷氨酰胺氧化尤其显着抑制动力蛋白-2的运动。这些结果发表在《科学报告》上。 Kubo, S., Bui, K.H. MD 模拟揭示的翻译后修饰的调节机制。 Sci Rep 13, 1477 (2023)。 -z