真核生物の鞭毛を駆动するモーター分子の构造 微小管と结合する部位の立体构造を原子レベルで解明
東京大学大学院农学生命科学研究科の加藤有介特任研究員、田之倉優教授、英国リーズ大学アスブリー構造分子生物学センターのStan Burgess（スタン?バージェス）リーダーらの研究グループは真核生物の鞭毛が運動するために必要な分子である鞭毛ダイニンの微小管との結合部位（MTBD）の立体構造を原子レベルで解明した。
c 2014 加藤 有介、田之倉 優
図1 鞭毛ダイニンの微小管結合部位(MTBD)の溶液中における20の最適構造の重ね合わせ（左）。鞭毛ダイニンのMTBDを構成する2次構造要素の命名を記述しN末端側からC末端側へレインボーカラーで着色した（青から赤へ）。裏側から見た平均構造（右）。これらのパネルはPymol (Schrodinger, LLC., New York, NY)で作成した。 図2 鞭毛ダイニン（左）と細胞質ダイニン（右）のMTBDの表面電荷の比較。これらのパネルはSwiss PDB viewer (Guex and Peitsch, 1997)で作成した。
鞭毛ダイニンは真核生物鞭毛中に规则的に配置されダブレット微小管上を滑るように行き来することで鞭毛运动を駆动させる。ヒトの鞭毛ダイニンの异常は精子运动の异常による男性不妊や细胞运动の异常による内蔵左右逆位の原因になる。
研究グループは今回、鞭毛ダイニン惭罢叠顿が细胞内での物质の输送に関わっている细胞质ダイニンの惭罢叠顿には见られない柔软に可动する突起构造（フラップ）を备えることを明らかにした。さらに惊くべき発见は鞭毛ダイニン惭罢叠顿の分子表面の电荷分布が细胞质ダイニンのそれとは大きく异なることである。
これらの特徴や生化学的解析などにより鞭毛ダイニンの微小管との结合能力と结合机构が细胞质ダイニンと大きく异なることが示唆された。こうした特徴は鞭毛ダイニンが鞭毛中の限られた空间内で他のダイニン分子と协调的に机能する上で非常に重要であると考えられる。本成果は真核生物の鞭毛运动机构の全容解明のために重要な基盘的知见となる。
鞭毛ダイニンの微小管结合部位(惭罢叠顿)の分子动力学计算の结果
c 2014 Sarah A Harris、加藤 有介、田之倉 優、Stan A Burgess
鞭毛ダイニンの微小管结合部位(惭罢叠顿)の立体构造の全体像
c 2014 加藤 有介、Stan A Burgess、田之倉 優
论文情报
Yusuke S. Kato, Toshiki Yagi, Sarah A. Harris, Shin-ya Ohki, Kei Yura, Youske Shimizu, Shinya Honda, Ritsu Kamiya, Stan A. Burgess, and Masaru Tanokura,
“Structure of the microtubule-binding domain of flagellar dynein”,
Structure, Online Edition: 2014/10/24 (Japan time), doi: 10.1016/j.str.2014.08.021.
