哺乳類の精子におけるデ・ノボタンパク質の識別 in situ クリオエレクトロントモグラフィーとAlphaFold2ドッキング

科学分野:

• 細胞生物学
• 構造生物学
• プロテオミクス

背景:

• 細胞経路を理解するには,タンパク質の識別,局所化,構造の決定のための多技術的なアプローチが必要です.
• 哺乳類の精子構造と機能は,アキソネーム内の複雑な分子機構に依存しています.

研究 の 目的:

• 哺乳類の精子の構造分析のための細胞冷凍電子トモグラフィ (Cryo-ET) とAlphaFold2モデリングを統合した新しいワークフローを開発し,適用する.
• 精子軸膜の微小管と関連した新しいタンパク質を特定し,その機能を明らかにする.

主な方法:

• 細胞冷凍電子トモグラフィー (Cryo-ET) とサブトモグラフィー平均は,アクソネマの微小管構造の高解像度復元 (6. 0 Å) を達成するために使用されました.
• マウスプロテオームのAlphaFold2で予測されたタンパク質モデルは,冷凍ETデータからの精子特異密度と計算的にマッチした.
• Tektin 5 (Tekt5- / -) の遺伝子ノックアウトは,そのin vivo機能を調査するために実施されました.

主要な成果:

• 高解像度の冷凍ET再構築は,AlphaFold2モデルとマッチすることで精子特異のタンパク質の公正な識別を可能にしました.
• Tektin 5,CCDC105,およびSPACA9は,精子アクソネーム内の新しい微小管関連タンパク質として識別されました.
• これらのタンパク質は,Tekt5- / - 精子の変形したフラゲルによって証明されるように,ダブルレット微小管を交互に結びつける相互作用ネットワークを形成します.

結論:

• この研究は,in situ構造生物学のための強力な細胞視覚プロテオミクスワークフローを提示しています.
• 特定されたタンパク質,特にTektin 5は,精子の鞭状構造と機械的整合性を維持する上で重要な役割を果たします.
• この研究は 哺乳類の精子の分子構造と in vivo 機能の理解を深めています