鳥取大ら,光刺激で微小管の多様な超構造体を制御

鳥取大学,中国复旦大学,京都大学は,独自に開発したペプチドを融合した光応答性タンパク質を用いることで,細胞骨格の一種であるタンパク質ナノチューブ「微小管」の多様な超構造体を光刺激により制御することに成功した(ニュースリリース)。

細胞骨格の一種である微小管は,チューブリンタンパク質から構成される一般的に内径約15nm,長さ数μm〜数十μmのチューブ状集合体。微小管は細胞内において細胞の形状制御などに関わっており,中でも神経細胞内では微小管が束状に集合することで,神経伝達経路の構築を行なっている。

また,繊毛や鞭毛では,シングレット微小管の外側にもう一層連結したダブレット微小管や,微小管形成中心から微小管が伸びるアスター構造など,様々な超構造体が構築されそれぞれの役割を果たしている。

一方で微小管とモータータンパク質を利用した分子ロボットやアクティブマターなどのナノ材料の開発が盛んに行なわれている。これらの微小管超構造体を人工的に構築し,さらにこれらの構造の形成・解離を制御できれば,新規ナノ材料としての応用や,細胞内微小管の人工的な制御による細胞操作が期待できる。

以前,研究グループは微小に結合するTau由来ペプチド(TP)に四量体蛍光タンパク質Azami-Greenを連結することで,人工的に様々な微小管超構造体を構築することに成功した。

そこでこの研究では,より高度に微小管超構造体を操るため,TPを光応答性四量体タンパク質であるDronpaに連結することで,様々な微小管超構造体の形成・解離の光制御に成功した。

研究グループは,この成果により,微小管からなる分子ロボットなどの精密な制御や,細胞内の微小管構造の人工的な制御によるさらなる細胞機能の理解につながる可能性があるとしている。

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