国立大学法人東海国立大学機構 黑料网の内橋 貴之 教授（兼任 自然科学研究機構生命創成探究センター客員教授），北海道大学大学院理学研究院のシエダ?ルバイヤ?ナスリン博士研究員，自然科学研究機構生命創成探究センターのクリスチャン?ガンサー特任助教，東京大学先端科学技術研究センターの山下 雄史 特任准教授，横浜市立大学大学院生命医科学研究科の池口 満徳 教授，北海道大学大学院理学研究院の角五 彰 准教授らの研究グループは，細胞骨格である微小管＊1が，力学ストレスを感知しモータータンパク质＊2の运动性を変调するメカノセンサー＊3として机能することを明らかにしました。
微小管は，細胞内では細胞骨格として機能するだけでなく，細胞活動に必要な物質を輸送するレールとしての役割も果たしています。物質輸送にはモータータンパク质であるキネシンやダイニンなどが関わり，微小管上を移動することで物質が運ばれます。このように様々な細胞活動に携わる微小管は常に力学的なストレスに晒されることになります。さらに微小管は最も剛直な細胞骨格でもあるため，力学ストレスの影響を真っ先に受けることになります。
そのため微小管は，力学的な情报を生化学的な情报へと変换するメカノセンサーとしても机能しているのではないかと考えられてきました。このような仮説を支持する実験结果もこれまでに几つか报告されてきましたが，メカノセンサーとしての直接的な証拠は得られておりませんでした。
研究グループは，微小管のメカノセンサーとしての機能をモータータンパク质であるキネシンの運動性を高解像度の観察システムである高速原子间力顕微镜＊4を用いて分子レベルで解明しました。
その結果，微小管に沿って運動するキネシンは，微小管の屈曲等の構造的な変形により運動性を変化させるということを明らかにしました。また全原子分子動力学シミュレーション研究によって，運動速度を変化させる機構は，微小管の微小な構造変化がキネシンと微小管の結合親和性を変化させることによるものであることも明らかにしました。これらの結果は，微小管が，力学ストレスを感知しモータータンパク质の运动性を変调するメカノセンサーとして機能するという直接的な証拠であり，世界初の報告になります。
本研究成果は，日本時間2021年10月14日（木）公開のScience Advances誌に掲載されました。
?微小管が力学ストレスを感知することで，モータータンパク质（キネシン）の運動性が変調。
?モータータンパク质の運動性の変化は，引張や圧縮，曲げなどによる微小管の構造変化に起因。
?细胞内物质输送の障害に起因する神経疾患研究への波及効果等に期待。
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＊1 微小管 … 細胞中に存在する直径約25 nmの管状の構造体で，チューブリンと呼ばれるタンパク質からなる。細胞の形態を維持する骨格としての役割や，モータータンパク质による物質輸送のレールとしての機能など，様々な細胞活動に関わっている。
＊2 モータータンパク质 … アデノシン三リン酸（ATP）の加水分解によって生じる化学エネルギーを 運動に変換するタンパク質。生物のほとんどすべての細胞に存在しており，物質の輸送や細胞分裂に 関わっている。アクチン上を動くミオシン，微小管上を動くキネシンやダイニンが知られている。 本研究では微小管とキネシンを使用。
＊3 メカノセンサー … 力学的な情報を感知し，電気的なシグナルや化学的シグナルへ変換する素子。生体内にも力学的な情報を生化学的な情報へと変換するチャネルタイプのメカノセンサーが存在することが知られている。
＊4 高速原子间力顕微镜 … 柔らかい板バネの先に付いた針の先端で試料に触れ、試料の表面形状を可視化する顕微鏡。針と試料の水平方向の相対位置を変えながら試料表面の高さを計測することにより、試料の表面形状を可視化する。試料の表面を高速（最速16フレーム/秒）にスキャンすることにより試料の動きを可視化することができる。
論文名 Deformation of microtubules regulates translocation dynamics of kinesin
（微小管の変形がキネシンの并进运动ダイナミクスを変调する）
著者名 Syeda Rubaiya Nasrin1，Christian Ganser2，西川圣二3，Arif Md. Rashedul Kabir1, 佐田和己1,3, 山下雄史4, 池口満徳5, 内橋貴之2,6, Henry Hess7, 角五 彰1,3（1北海道大学大学院理学研究院，2自然科学研究机构生命创成探究センター，3北海道大学大学院総合化学院，4东京大学先端科学技术研究センター，5横浜市立大学生命医科学研究科，6黑料网大学院理学研究科，7コロンビア大学医用生体工学部）。
雑誌名 Science Advances（米国科学振興協会（AAAS）が刊行するオープンアクセス雑誌）
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公表日 日本时间2021年10月14日（木）午前4时（米国东部时间2021年10月13日（水）午后2时）（オンライン公开）
