微小管の引張が促進するダイニン物質輸送－新たな細胞制御メカニズムの解明

【発表ポイント】


微小管が引張応力（引っ張り）によって変形することを発見。
ダイニンによる物質輸送速度は弱い引張応力下の微小管で速くなる。
物質輸送の促進や阻害が関与する神経疾患などの治療への貢献。


【概要】
　京都大学大学院理学研究科の日本学術振興会特別研究員であるナスリン サエダ・ルバイヤ博士、同大学院理学研究科の角五彰教授らの研究グループは、星薬科大学薬学部、東京大学先端科学技術研究センターの山下雄史准教授、横浜市立大学大学院生命医科学研究科の池口満徳教授、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）の鳥澤嵩征研究員（現 国立遺伝学研究所）と大岩和弘主管研究員と共同で、微小管に引張応力を与えた際のモータータンパク質による物質輸送速度の変化について研究を行いました。本研究は、独自開発した伸展機構を介し、微小管に定量的な引張応力を加え、ダイニンモーターによる物質輸送を観察しました。高度な蛍光顕微鏡イメージング技術と定量的に引張応力を与える技術を使用し、シリコーンゴム基板上で引張応力を微小管に加えました。一定以下の引張応力下ではダイニンの物質輸送速度の向上を示しますが、一定以上の引張応力では輸送速度が減少することが示されました。このことは微小管の変形やダイニンと微小管の相互作用の変化が輸送速度の変化を引き起こすことを示唆しています。これらの発見は、細胞内の力と分子モーターの相互作用に関する新たな知見をもたらし、細胞内物質輸送を維持する上での微小管の力学特性の重要性を浮き彫りにしています。本研究の成果は、2024年6月25日よりアメリカ化学会ACS Publicationsが発行する国際学術誌「Nano Letters」のウェブサイトにオンラインで公開されました。


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図 1　微小管に引張応力を与えた際のダイニンの物質輸送速度の変化


【背景】
　細胞骨格の一つである「微小管」は細胞の形態形成や細胞内物質輸送などにおいて重要な役割を果たしています。微小管に力学ストレスがかかることで微小管が変形することは知られているものの、変形した微小管上における細胞内物質輸送については完全には理解されていません。これまでの研究では、微小管が圧縮による力学ストレスを受けた際に、細胞内物質輸送に変化が生じることが明かされていました。一方で、微小管が引っ張りによる力学ストレスを受けた際の細胞内物質輸送の変化は不明のままであり、本研究はその解明を目的として行われました。