ATPゲートは,キネシン-1の結合した頭部によってチューブリン結合を制御する

Maria C Alonso¹, Douglas R Drummond, Susan Kain

¹Molecular Motors Group, Marie Curie Research Institute, The Chart, Oxted, Surrey RH8 0TL, UK.

Science (New York, N.Y.)

|April 7, 2007

まとめ

キネシン-1モータータンパク質の動きは,アデノシン三リン酸 (ATP) 結合によって調節されます. この研究は,ATP依存型チューブリン結合がキネシン-1を制御することを明らかにしています.

科学分野:

分子生物学は分子生物学である.
バイオフィジックス生物物理学
細胞生物学細胞生物学

背景:

キネシン-1は,微小管に沿って細胞内輸送を担当する重要な分子モータータンパク質です.
アデノシン三リン酸 (ATP) 結合がゲーティングとして知られるキネシン-1のステップサイクルを調節する正確なメカニズムは完全に理解されていません.
現在のモデルでは,マイクロチューブルの格子がこのゲーティングプロセスにおいて重要な役割を果たしていることを示唆しています.

研究の目的:

キネシン-1のゲーティングメカニズムにおけるチューブリン結合の役割を調査する.
ATP依存ゲーティングがマイクロチューブル網から独立して発生するかどうかを判断する.

主な方法:

異なるヌクレオチドの存在下でのキネシン-1とチューブリン間の相互作用を研究するために生化学的測定法が使用されました.
チューブリンヘテロジメのキネシン-1ジメへの結合ステキオメトリは,アデノシン三酸化物 (ATP) とその非水解性アナログであるアデニルイミドジフォスファート (AMP-PNP) を使用して定量化されました.
アデノシン・ディフォスファート (ADP) の放出は,ゲーティングメカニズムを評価するためにモニタリングされました.

主要な成果:

ポリマー化されていないチューブリンがキネシン-1に結合し,アデノシン二酸化酸 (ADP) の放出を誘導する.
添加されたヌクレオチドがない場合,各キネシン-1ジメルは1つのチューブリンヘテロジメルを結合する.
アデニルイミドジフォスファート (AMP-PNP) の存在において,各キネシン-1ジメルは2つのチューブリンヘテロジメルを結合し,重要な形状の変化を示します.
これらの発見は,微小管網から独立して動作する,チューブリン結合を制御するATP依存のゲートを示しています.

結論:

この研究は,ATP依存型チューブリン結合によって調節されるキネシン-1の新しいゲーティングメカニズムを特定した.
このメカニズムは,キネシン-1ヘッドのチューブリン結合部位にステリックまたはアロステリックブロックの放出を含む.
この研究結果から,キネシン-1の運動活動は,マイクロチューブル経路とは関係なく,ATPとその結合パートナーの両方の存在によって調節される可能性があることが示唆されています.

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