2014年6月13日
小寺秀俊 工学研究科教授、横川隆司 同准教授、生田純也 元同大学院生らの研究グループは、昆隆英 法政大学生命科学部教授らと共同で、細胞内に存在するモータタンパク質による「分子綱引き」をおこなうナノシステムを開発しました（図）。
本研究成果は2014年6月13日に英国ネイチャー出版グループのオンライン科学誌「Scientific Reports」で公開されます。
研究者からのコメント
左から小寺教授、横川准教授、尾田文恵 工学研究科大学院生、昆 法政大学教授
今回开発した「分子纲引き」のナノシステムを応用し、さまざまな细胞内の分子动态モデルを细胞外で提案していく予定です。これによって、细胞内における复雑な分子机构を个别に取り出して単纯化することで、その机构解明に贡献できると考えています。
本研究は、マイクロ?ナノファブリケーション技术とモータタンパク质をいかに融合するかという取り组みから始まりました。このため、工学的な视点からは、今回の成果により确立したモータタンパク质を配置したり运动制御したりする技术を用いて、新たな分子ナノシステムの开発も目指します。
概要
细胞内に存在するキネシンやダイニンは、微小管に沿って移动するモータタンパク质であり、细胞内小器官の输送や细胞分裂の际の纺锤体形成や染色体分离に重要な役割を果たしています。これまでに、1分子生物物理学の発展により、モータタンパク质の1分子における発生力や运动机构が明らかになってきました。しかし、実际の细胞内では复数种かつ复数个のモータタンパク质が协同的にその机能を発现しており、数10个のモータタンパク质分子がチームとして働く际の各分子の挙动は十分明らかになっていません。このため、细胞外において复数のモータタンパク质を制御性良く运动させてその挙动を解析するための分子系が必要とされてきました。
本研究では、细胞骨格である微小管上を逆方向に运动するキネシンとダイニンモータタンパク质を、マイクロ?ナノファブリケーション技术により、基板上へ选択的に固定することで、数10～100分子のキネシンチームとダイニンチームが微小管を引き合う「分子纲引き」を可能にしました。これにより、キネシンは负荷に対して弱く（あきらめやすく）、ダイニンは负荷に対して粘り强いという1分子の特性が、モータタンパク质がチームとして働く际にも保存されていることが明らかになりました。
この技术により、复数のモータタンパク质が関与する细胞内物质输送や数100个のモータタンパク质が染色体を引き合う有糸分裂の仕组みを细胞外で调べることが可能になり、その理解に资することが期待されます。また、モータタンパク质を细胞外で自在に扱うことにより、工学的な分子操作ナノシステムの创製も期待されます。
本研究で确立した「分子纲引き」ナノシステムの概念図
详しい研究内容について
「分子綱引き」をおこなうナノシステムを開発 －細胞分裂や細胞内物質輸送の仕組みを知るカギに－
书誌情报
[DOI]
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Junya Ikuta, Nagendra K. Kamisetty, Hirofumi Shintaku, Hidetoshi Kotera, Takahide Kon & Ryuji Yokokawa
"Tug-of-war of microtubule filaments at the boundary of a kinesin- and dynein-patterned surface"
Scientific Reports 4, Article number: 5281 Published 13 June 2014
掲载情报
- 日刊工業新聞（6月17日 24面）に掲載されました。
