MITエンジニアからの新しい研究では、小さなタンパク質モーターが細胞の高速道路に沿ってどのように歩き、貨物を運び、力を発揮するかが明らかになりました。 Nature Communications誌に掲載されたこの研究は、運動タンパク質の誤動作を伴う疾患を治療する新しい方法につながる可能性があります。
キネシン-1と呼ばれるモータータンパク質は、細胞全体に重要な貨物を輸送する責任があります。細胞の細胞骨格を形成する長くて薄いフィラメントである微小管に沿って移動します。 Kinesin-1は、細胞のエネルギー通貨であるATPからのエネルギーを使用して、微小管に沿って階段を握り、貨物を携帯しています。
MITチームは、光学ピンセットと単一分子イメージングの組み合わせを使用して、キネシン-1の動きを調べました。彼らは、タンパク質が「ハンドオーバーハンド」の動きをして、一方の頭を使って微小管に結合し、もう一方の頭が次のステップを踏むために前方に振ることを発見しました。
「モータータンパク質が個々の措置を講じるのを見ることができましたが、これはこれまでに見たことのないものです」と、生物工学部のポスドクであるジェームズ・ロックハートの研究主任著者は言います。 「これにより、キネシン-1が力を生成する方法を詳細に理解することができました。」
研究者たちは、キネシン-1が首を曲げることで力を生成することを発見しました。首が曲がったら、貨物を前方に引っ張ります。チームはまた、力生成に不可欠なキネシン-1の首に特定の残留物を特定しました。
「この残留物はラチェットのようなものです」と、生物工学の准教授であるCatherine D. Fuhの上級著者は言います。 「キネシン-1は微小管に沿って前進することを可能にしますが、それが後方に移動するのを防ぎます。これは、貨物が正しい方向に輸送されることを保証するため重要です。」
この研究の発見は、運動タンパク質の誤動作を伴う疾患を治療する新しい方法につながる可能性があります。たとえば、キネシン-1の欠陥は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患に関連しています。キネシン-1がどのように機能するかを理解することにより、研究者はこれらの欠陥を修正し、患者の転帰を改善できる薬物を開発できる可能性があります。
「私たちの研究は、運動タンパク質が力を生成する方法についての新たな理解を提供します」とFuh氏は言います。 「この知識は、さまざまな病気の新しい治療を開発するために使用できます。」
追加情報
「微小管でのキネシン-1の単一分子視覚化」という論文は、2019年7月11日に自然コミュニケーションズ誌に掲載されました。研究チームには、ジェームズ・ロックハート、キャサリン・D・フー、ミシェル・A・キニーが含まれていました。カリフォルニア大学デイビス校のジョン・M・ショーリー。
この研究は、国立衛生研究所と筋ジストロフィー協会によって資金提供されました。
