细胞内骨格の贤い解体屋 微小管を脱重合する分子モーターが効率良く働く仕组みを解明
分子モーター碍滨贵2が効率良く微小管を解体する仕组み
生体内のエネルギー源础罢笔を加水分解する过程で、碍滨贵2分子1つがチューブリン二量体を2セット捉えた大きな构造を形成し、1个の碍滨贵2分子でチューブリン二量体を2个解体します。
© 2018 Hirokawa Lab.
东京大学大学院医学系研究科の广川信隆特任教授と小川覚之助教らの研究グループは、高エネルギー加速器研究机构物质构造科学研究所の西条慎也特任助教（研究当时）と清水伸隆准教授との共同研究によって、细胞内の骨格である微小管の解体屋が効率良く働く仕组みを明らかにしました。
细胞の骨格となるタンパク质の微小管は、チューブリンというタンパク质が多数结合（重合）して集まったチューブ状の构造をしています。神経细胞の形成や细胞分裂などの生命现象には、微小管の形成（重合）と微小管が短くなりチューブリンになる、すなわち解体（脱重合）が秩序立って进められることが重要です。细胞内の输送や运动に関与するキネシンというタンパク质のひとつである碍滨贵2がこの微小管の解体を担うことは知られていましたが、多くのチューブリンからなる巨大な微小管を、どのようにして少ない数の碍滨贵2が先端から顺番に秩序立って解体するのかはわかっていませんでした。
研究グループは、碍滨贵2が微小管を解体する途中の状态を详细に解析し、生体内のエネルギー源であるアデノシン叁リン酸（础罢笔）がタンパク质によって分解される加水分解の过程で、碍滨贵2分子1つがチューブリン二量体（2个の小さいチューブリン分子の结合により构成されたチューブリン分子）を2セット捉えた大きな构造を形成して、1个の碍滨贵2分子でチューブリン二量体を2个解体することを明らかにしました。碍滨贵2は、少ない分子数で础罢笔を効率良く利用して微小管を解体する「省エネモーター」であったのです。微小管が効率良く脱重合するには、同じ场所に碍滨贵2分子が集まるよりも、バランス良く分散して微小管の先端全体に结合して仕事をする方が良いのです。微小管の重合?脱重合のコントロールの破绽は、神経変性疾患や细胞分裂异常による癌の形成など、多くの疾患を引き起こします。本研究によって明らかになった微小管脱重合机构の解明は、今后の微小管関连疾患の病态理解や治疗法解明の基盘となると期待されます。
「これまで世界中の研究者は、微小管を脱重合する分子モーター碍滨贵2が分子1つで1つのチューブリン分子を脱重合すると予想していました」と广川特任教授は话します。「しかし、我々はこの先入観を覆し、碍滨贵2分子1つで一度にチューブリン2分子を脱重合していることを示し、そのメカニズムを明らかにしたのです。そしてその机构は、细胞内の分子モーターがいかに省エネルギーで贤く働いているかを我々に教えてくれます」と続けます。
论文情报
, "Mechanism of Catalytic Microtubule Depolymerization via KIF2-tubulin Transitional Conformation", Cell Reports Online Edition: 2017/09/13 (Japan time), doi:10.1016/j.celrep.2017.08.067.
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