RIKEN BRAIN SCIENCE INSTITUTE (理研BSI)

Faculty Detail / 研究室詳細

分子動態解析技術開発チーム

シニア・チームリーダー

Microtubule, Kinesin motility, Tubulin mutants

武藤  悦子

研究内容

神経細胞の軸索輸送は、キネシン、ダイニンなどのモーター蛋白によって、蛋白質や神経伝達物質を含んだ小胞が微小管の上を運ばれることによって起こります。この運動はATPの加水分解エネルギーを利用していることが明らかにされていますが、モーター蛋白がどのようにして ATP加水分解の化学エネルギーを力学エネルギーに変換しているのか、そのメカニズムは未だ解明されていません。我々の最近の研究からは、これまで単なるレールと思われていた微小管が、キネシンの運動に伴い、ダイナミックにその状態を変化させていることが明らかになりつつあります。当研究室は、モーター蛋白の運動に伴って起こる微小管の状態変化を分子レベルで明らかにし、微小管のダイナミックな性質が化学-力学エネルギー変換に果たす役割を明らかにすることを研究目的としています。

ATP存在下におけるキネシン分子の微小管への協同的結合

交流電場中で微小管が電場の方向に配向する過程を暗視野顕微鏡で観察し、その回転速度から微小管上の電荷の性質を調べる。ムービーではブラウン運動している微小管に、矢印 (←→) の現れている間 1 MHz, 105V/mの電場を加えている。

主な発表論文 全て表示する

  1. 1

    Minoura I, Takazaki H, Ayukawa R, Saruta C, Hachikubo Y, Uchimura S, Hida T, Kamiguchi H, Shimogori T, and Muto E: "Reversal of axonal growth defects in an extraocular fibrosis model by engineering the kinesin-microtubule interface.", Nat Commun, 7, 10058 (2016)

  2. 2

    Uchimura S, Fujii T, Takazaki H, Ayukawa R, Nishikawa Y, Minoura I, Hachikubo Y, Kurisu G, Sutoh K, Kon T, Namba K, and Muto E: "A flipped ion pair at the dynein-microtubule interface is critical for dynein motility and ATPase activation.", J Cell Biol, 208(2), 211-222 (2015)

  3. 3

    Minoura I, Hachikubo Y, Yamakita Y, Takazaki H, Ayukawa R, Uchimura S, and Muto E: "Overexpression, purification, and functional analysis of recombinant human tubulin dimer.", FEBS Lett, 587(21), 3450-55 (2013)

  4. 4

    Uchimura S, Oguchi Y, Hachikubo Y, Ishiwata S, and Muto E: "Key residues on microtubule responsible for activation of kinesin ATPase.", EMBO J, 29(7), 1167-75 (2010)

  5. 5

    Minoura I, Katayama E, Sekimoto K, and Muto E: "One-dimensional Brownian motion of charged nanoparticles along microtubules: a model system for weak binding interactions.", Biophys J, 98(8), 1589-97 (2010)

  6. 6

    Uchimura S, Oguchi Y, Katsuki M, Usui T, Osada H, Nikawa J, Ishiwata S, and Muto E: "Identification of a strong binding site for kinesin on the microtubule using mutant analysis of tubulin.", EMBO J, 25(24), 5932-41 (2006)

  7. 7

    Minoura I, and Muto E: "Dielectric measurement of individual microtubules using the electroorientation method.", Biophys J, 90(10), 3739-48 (2006)

  8. 8

    Muto E, Sakai H, and Kaseda K: "Long-range cooperative binding of kinesin to a microtubule in the presence of ATP.", J Cell Biol, 168(5), 691-6 (2005)

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