細胞質ダイニンが一方向性を獲得するための要因の決定

细胞质动力蛋白获得单向性因素的测定

基本信息

批准号：
11J10857
负责人：
鳥澤嵩征
金额：
$ 1.22万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は, 高等生物の細胞内において小胞の輸送, 細胞分裂, 細胞運動などの種々の事象に関与している生体分子モーター, 細胞質ダイニンが1方向性を獲得する機構を明らかにすることを目的としている. 前年度までの研究から, 拡散的な挙動を示すダイニンが一方向的な運動を行う要因として, 負荷の存在による力学的摂動が重要な役割を果たしている可能性が示唆されていた. そこで, 本年度では, 細胞質ダイニンに内在する力学応答性を光ピンセットによって直接計測する実験を行った. また, 合わせてダイニンの挙動と分子の形態の間の関係を電子顕微鏡によつて観察し, 力学的摂動がダイニン分子に及ぼす影響について, 構造的見地からも研究を行った.【細胞質ダイニンに対する力学的摂動の効果の評価】ダイニン分子のレール(微小管)に対する結合親和性が力学的摂動によって変化するかどうか, 光ピンセットを用いて観察した. 具体的には, ダイニン分子が結合したビーズをトラップし, 微小管上で瞬間的に負荷をかけた際の破断時間を測定し, 負荷の大きさと破断時間の関係を見た. その結果, ダイニンの結合時間には負荷の方向に対する依存性(Ratchet-like property)が存在し, 同時に負荷が大きくなるほど結合が強くなる性質(Catch-bond mechanism)が内在していることがわかり, この性質を利用して負荷依存的な一方向性の顕在化が起こっている可能性が示唆された.【細胞質ダイニンの形態と運動様式の関連に対する構造的アプローチ】ダイニンの振る舞いと形態の間の関係を探るために, 種々のヌクレオチド条件におけるダイニンの形態の違いを電子顕微鏡で観察した. その結果, 微小管との結合親和性に応じてダイニンが異なる形態をとつていることが明らかとなり, ダイニンは無負荷状態では弱結合状態に特異的な形態にトラップされ, 拡散的な振る舞いに陥っているという自己阻害モデルを確立することが出来た.

本研究的目的是阐明细胞质动力蛋白（一种参与囊泡运输、细胞分裂和细胞运动等各种事件的生物分子马达）在高等生物的细胞内获得单向性的机制。表明由于负载的存在而产生的机械扰动可能在引起动力蛋白的单向运动中发挥重要作用，动力蛋白表现出扩散行为。我们进行了一项实验，使用光镊直接测量细胞质动力蛋白固有的机械响应性，我们还使用电子显微镜观察了动力蛋白行为与分子形态之间的关系，发现机械扰动引起动力蛋白分子的影响。从结构角度对细胞质动力蛋白的扰动[评估机械扰动对细胞质动力蛋白的影响]具体而言，使用光镊捕获与动力蛋白分子结合的珠子，测定对微管瞬时施加负荷时的破裂时间，求出负荷的大小与破裂时间之间的关系As。因此，动力蛋白的结合时间依赖于负载的方向（棘轮性质），同时，还有一个固有的性质，即随着负载的增加，结合变得更强（捕获键机制）。我明白，有人建议，这种特性可能会引起负载依赖性单向表现。 [细胞质动力蛋白的形态和运动模式之间关系的结构方法] 动力蛋白的行为和形态之间的关系为了探索这种关系，我们观察了差异。使用电子显微镜观察不同核苷酸条件下动力蛋白的形态。结果表明，动力蛋白根据其与微管结合的亲和力而呈现不同的形态。我们能够建立一种自抑制模型，其中动力蛋白以弱结合态特有的形式被捕获，并在卸载状态下表现出扩散行为。