横川隆司 工学研究科 教授、金子泰洸ポール 同教務補佐員らの研究グループは、大岩和弘 情報通信研究機構（NICT） 主管研究員、古田健也 同主任研究員と共同で、モータータンパク質（以下、モーター）であるキネシン分子を自在に配置する手法を開発しました。
モーターは微小管の上をチームとして協働して移動することで、細胞内の物質輸送や細胞分裂を行うなど、生体内で重要な役割を果たしています。これまでは、チームを構成するモーターの数と間隔を制御できる実験手法がないために、これらの要素がモーターの協働性にどのように影響するのかは分かっていませんでした。
そこで本研究グループは、ナノ加工技術で作製した金製の柱（ナノピラー）にモーター（キネシン）を1分子ずつ選択的に固定することで、キネシン分子を任意の間隔で並べることができる手法（1分子パターニング法）を開発しました。この手法により、1つの荷物（微小管）を運ぶキネシン分子の数と間隔を正確に決めることができるようになり、それらがモーター同士の協働性を決める重要な要素であることを明らかにしました。さらに、キネシン-1とキネシン-14といったモーターの種類によって協働性が異なり、キネシン-14は数と間隔によって集団での輸送速度を調節する能力をもつことが分かりました。
今回開発した1分子パターニング法は、様々な種類のモーターの協働性の研究に使用することができます。モーターの協働性の理解が進むことで、細胞内の物質輸送や細胞分裂などの様々な生命現象の仕組みについて新たな知見を得ることが期待できます。
本研究成果は、2020年1月23日に、国際学術誌「Science Advances」のオンライン版に掲載されました。
図：1分子パターニング法により並べられたキネシン分子と、その上で運ばれる微小管の模式図
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1126/sciadv.aax7413
【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/245442
Taikopaul Kaneko, Ken’ya Furuta, Kazuhiro Oiwa, Hirofumi Shintaku, Hidetoshi Kotera and Ryuji Yokokawa (2020). Different motilities of microtubules driven by kinesin-1 and kinesin-14 motors patterned on nanopillars. Science Advances, 6(4):eaax7413.
