京大ら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

京都大学の研究グループは法政大学らと共同で,細胞内に存在するモータタンパク質による「分子綱引き」を行なうナノシステムを開発した(ニュースリリース)。

細胞内に存在するキネシンやダイニンは,微小管に沿って移動するモータタンパク質であり,細胞内小器官の輸送や細胞分裂の際の紡錘体形成や染色体分離に重要な役割を果たしている。これまでに,1分子生物物理学の発展により,モータタンパク質の1分子における発生力や運動機構が明らかになってきた。

しかし,実際の細胞内では複数種かつ複数個のモータタンパク質が協同的にその機能を発現しており,数10個のモータタンパク質分子がチームとして働く際の各分子の挙動は十分明らかになっていない。このため,細胞外において複数のモータタンパク質を制御性良く運動させてその挙動を解析するための分子系が必要とされてきた。

研究グループは,細胞骨格である微小管上を逆方向に運動するキネシンとダイニンモータタンパク質を,マイクロ・ナノファブリケーション技術により,基板上へ選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「分子綱引き」を可能にした。

これにより,キネシンは負荷に対して弱く(あきらめやすく),ダイニンは負荷に対して粘り強いという1分子の特性が,モータタンパク質がチームとして働く際にも保存されていることが明らかになった。

この技術により,複数のモータタンパク質が関与する細胞内物質輸送や数100個のモータタンパク質が染色体を引き合う有糸分裂の仕組みを細胞外で調べることが可能になり,その理解に資することが期待される。また,モータタンパク質を細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創製も期待される。