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【生命科学コース】八木教授の総説が、Biophysics and Physicobiology に掲載されました。

印刷用ページを表示する 2023年3月3日更新

　生命科学コースの八木研究室では、細胞の運動装置、鞭毛・繊毛、の構築と機能の研究をしています。精子の尾にある長い毛、ゾウリムシなどの微生物体表にある短い毛としてそれらをご存知の方も多いでしょう。その美しい運動がどうやって生み出されるのか、私たちはそのメカニズムを緑藻・クラミドモナスを使って調べています。この波動運動は、モータータンパク質・ダイニンがそのレールに当たる微小管の上を滑ることで起こります。ダイニンには大きく分けて２種類ありますが（内腕ダイニンと外腕ダイニン、図１参照）、今回の総説では、外腕ダイニンの分子構造を調べた最近の研究成果を紹介しています。

【概要】

　鞭毛を輪切りにすると、９本の微小管（８の字型の断面、図１左）が２本の微小管（真円の断面、図１左の中央）を取り囲む「９＋２」と呼ばれる構造が観察できます。周辺にある微小管には、ダイニン内腕と外腕の２つの突起があり、外腕のダイニン分子は、17 種類もの部品タンパク質からなります。このうち、α鎖, β鎖, γ鎖という３つの巨大タンパク質が微小管を滑らせる活性をもっています。それ以外の多くは分子の根元に結合していますが、中には全く別の所に結合している変わった部品もあります。軽鎖LC1は、γ鎖の頭部先端に結合することがわかっていましたが（図１右下）、私たちはこれまでに、その結合の様子を原子レベルで明らかにしています（図１右上）。一方、ごく最近、ダイニン外腕分子と微小管が結合した構造も原子レベルで明らかになりました。そこでこの総説では、両者の構造を比較しLC1の機能について考察しました。ダイニン分子の多くは微小管と１か所で結合しますが、ダイニンの中には、近接する２カ所で微小管と結合するものもいます。その場合、ダイニン分子の通常の微小管結合部以外に、その近傍から飛び出す「フラップ」と呼ばれる突起でも微小管と結合します（図２下）。不思議なことに、LC1はこのフラップをマスクするように結合し（図２中）、それを折れたたんでいるように見えます（図２上、中）。繊毛の運動は多数のダイニン分子（繊毛内に１万個以上）を巧妙にオンオフして生じると考えられています。LC1はフラップを巧みに操っていて、その結果として、繊毛の目覚ましい波動運動が生じている可能性が示されました。

　本研究の一部は，JSPS科研費JP19H02566, JP21K0125, JP22H01922の助成を受け，実施されたものです。

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