植物細胞の微小管構築に関与する微小管結合タンパク質の生化学的解析

参与植物细胞微管组装的微管结合蛋白的生化分析

基本信息

批准号：
04J05501
负责人：
濱田隆宏
金额：
$ 1.79万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J05501/
关键词：
微小管微小管結合タンパク質細胞骨格

项目摘要

昨年度、MAP200がGDPによる微小管重合阻害効果を軽減することを明らかにした。今年度はMAP200がどのような機構で軽減するのかを調べた。MAP200の有無により各GDP濃度における微小管の動的不安定性の変化を調べた。MAP200は十分なGTPの存在下で伸長速度・カタストロフの頻度・レスキューの頻度の全てを増加させる。そのためMAP200は伸長速度やレスキューの頻度を増加させることで微小管重合量を維持すると思われた。しかし実際には重合速度の増加は僅かであり、レスキューの頻度は著しく減少した。一方、カタストロフの頻度が大幅に減少した。このことからMAP200の軽減効果は主にカタストロフを抑制することによると思われる。またMAP200がカタストロフを引き起こすためには十分なGTPの存在が必要であることが示唆された。MAP200-tubulin複合体どうしがGTPやtaxolの存在下で結合し、特にtaxolの存在下では微小管のプロトフィラメント状になることが確認された。このことより次の仮説を提案した。十分なGTPが存在する場合、微小管のプラス端でMAP200-tubulin複合体は長いプロトフィラメントを形成し、それがシート状構造を形成した場合には微小管の伸長を促進するが、負荷になる構造へ変化した場合にはカタストロフの促進を誘導する。この仮説に基づくとGDP依存的にプロトフィラメントは短くなり、負荷にならない。そのため、ある程度のGDPの存在下ではカタストロフは抑制される。一方、短いプロトフィラメントでも伸長は穏やかに促進される。これは上述の結果と一致する。この仮説はアミノ酸配列や生化学的性質が保存されている動物のMAP215 familyにおいても適用でき、動植物のMAP215 familyに共通した微小管制御機構だと思われる。

去年，我们发现MAP200可以减轻GDP对微管聚合的抑制作用。今年，我们研究了 MAP200 降低的机制。我们研究了存在或不存在 MAP200 的情况下不同 GDP 浓度下微管动态不稳定性的变化。 MAP200 可以在有足够 GTP 的情况下提高伸长率、灾难频率和救援频率。因此，MAP200似乎通过增加伸长率和抢救频率来维持微管聚合量。但实际上，聚合率仅略有提高，救援频率却大幅下降。与此同时，灾难发生的频率显着下降。这表明MAP200的缓解作用主要是由于抑制巨灾。也有人认为，足够的 GTP 的存在对于 MAP200 造成灾难是必要的。已证实MAP200-微管蛋白复合物在GTP和紫杉醇存在下彼此结合，特别是在紫杉醇存在下形成微管原丝。基于此，我们提出以下假设。当存在足够的 GTP 时，MAP200-微管蛋白复合物在微管的正端形成长的原丝，当其形成片状结构时，会促进微管伸长，但当结构发生变化时，会引发灾难。基于这一假设，原丝以与 GDP 相关的方式变短，并且不会成为负载。因此，当GDP达到一定水平时，灾难就会受到抑制。另一方面，即使是短原丝的伸长也得到适度促进。这与上述结果一致。这一假说也适用于动物MAP215家族，该家族具有保守的氨基酸序列和生化特性，被认为是动植物MAP215家族共有的微管控制机制。