単一アクチンフィラメント顕微直視・操作によるアクチン細胞骨格形成メカニズムの解明

通过直接显微镜观察和操作单肌动蛋白丝阐明肌动蛋白细胞骨架形成的机制

基本信息

批准号：
03J08793
负责人：
藤原郁子
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Waseda University (2005)National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2004)Okazaki National Research Institutes (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

Latrunculin A(ラトランキュリンA:海綿から精製される薬品:以下LAT-A)は、細胞生物分野で、アクチンフィラメントを崩壊させるために用いられる。しかし、その崩壊を引き起こすメカニズムは不明である。研究代表者は、TIRF顕微鏡を用いて、LAT-Aによるアクチンフィラメント崩壊の過程を実時間観察した。結果、LAT-Aはアクチンを切断するのではなく、アクチンフィラメントの両端に結合し、構造異方性を変えずに、両端の脱重合を促進させ、ADP-actinとほぼ等しい脱重合速度にすることが明らかになった。高濃度のLAT-A存在下では、少数ではあるが、LAT-Aはアクチンを切断していることも明らかになった。重合時にLAT-Aを加えた実験から、LAT-Aはモノマーアクチンに結合しやすいことが明らかになった。更にアクチンに結合しているヌクレオチドを変えることにより、LAT-Aは、特にATP-actinに結合しやすいことが明らかになった。以上から、LAT-Aによるアクチンの急速な溶解は、両端からの速い脱重合と、モノマーアクチンの働きを抑えることによるモノマー量の減少によるものであること、またその脱重合速度、結合解離定数が明らかにされた。加えて、これらのメカニズムが、アクチン内のATP加水分解が、LAT-Aによって促進されるために起こるのかを調べるため、リン酸放出の速度を計測した。その結果、LAT-Aによる脱重合の促進は、ATP加水分解の促進によるものではないこと、LAT-Aは、ATP加水分解なしにモノマーアクチンの働きを抑えることが明らかになった。アクチンとLAT-A複合体の構造から、おそらくLAT-Aは、アクチンの構造をATP-actinに保ったまま、分子ダイナミクスをフィラメントとしては不安定にし、アクチン分子同士の結合を抑制することが示唆された。

latrunculin a（从海绵纯化的鼓：lat-a）用于细胞生物的田地，以破坏肌动蛋白丝。但是，导致崩溃的机制尚不清楚。研究者观察到使用TIRF显微镜实时使用LAT-A引起的肌动蛋白丝崩解的过程。结果，据揭示了LAT-A与肌动蛋白丝的两端结合，而不是切割肌动蛋白，并在两端促进了在没有结构各向异性的情况下促进解聚，从而导致脱聚合速率大约等于ADP-actin。还已经显示出，尽管存在高浓度，但lat-a裂解肌动蛋白，尽管它是在存在的情况下。在聚合过程中添加LAT-A的实验表明，LAT-A容易与单体肌动蛋白结合。此外，通过更改与肌动蛋白结合的核苷酸，已经表明，LAT-A特别容易与ATP-肌动蛋白结合。从上面可以清楚地看出，LAT-A肌动蛋白的快速溶解是由于两端的快速解聚，并且通过抑制单体肌动蛋白的功能以及其脱聚合速率和键分离常数而减少了单体的量。另外，测量磷酸盐释放的速率以确定是否发生这些机制，因为肌动蛋白中的ATP水解通过LAT-A加速。结果，揭示了通过LAT-A促进解聚化的促进不是由于促进ATP水解的促进，并且LAT-A抑制了没有ATP水解的单体肌动蛋白的作用。肌动蛋白和LAT-A复合物的结构表明，LAT-A可能保持肌动蛋白结构ATP-肌动蛋白，使分子动力学不稳定，并抑制肌动蛋白分子的结合在一起。