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zoom RSS 真核生物と近縁な古細菌の細胞骨格調節

<<   作成日時 : 2018/10/18 16:52   >>

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 真核生物と近縁な古細菌(アーキア)の細胞骨格調節に関する研究(Akıl, and Robinson., 2018)が公表されました。よく理解できてはいないのですが、重要な研究と思われるので、とりあえずまとめてみました。真核細胞の起源は明らかになっていません。最近、メタゲノミクス塩基配列解読によってAsgard上門アーキアで真核細胞遺伝子ホモログ候補が複数見つかり、これは真核細胞がアーキアドメイン内から進化したとする仮説と一致しています。しかし、これらの真核細胞様塩基配列の多くは相違が著しく、またこの上門アーキアに属する生物の実体が撮像されたり、培養が行なわれたりしていないため、アーキアのこのようなタンパク質が、真核細胞のそれらに対応するタンパク質と機能的にどの程度同等なのか、という疑問が呈されています。

 本論文は、Asgard上門アーキアが機能性のプロフィリンをコードしていると示し、このアーキア上門に属する生物が真核細胞の特徴の一つである調節されたアクチン細胞骨格を持つ、と明らかにしています。ロキ門アーキアのプロフィリン1、同じくプロフィリン2、それにオーディン門アーキアのプロフィリンは、プロフィリンの典型的な折りたたみ構造をとっていて、哺乳類のウサギアクチンと相互作用し、リン脂質依存的なGアクチンの隔離と、アクチンフィラメントの反矢尻端の伸長を促進できます。これは、12億年以上前に分岐した種間のタンパク質相互作用です。生化学的実験から、哺乳類アクチンがAsgard上門のプロフィリンの存在下で重合する、と明らかになっています。しかし、ロキ門・オーディン門・ヘイムダル門のプロフィリンは、矢尻端の伸長を妨げます。これらのアーキアのプロフィリンはアクチンフィラメントの自発的核形成も遅らせ、この影響はリン脂質が存在すると低下します。Asgard上門のプロフィリンはポリプロリンモチーフとは相互作用せず、プロフィリン–ポリプロリン間の相互作用は、おそらく真核生物ドメイン系統で後に進化した、と考えられます。

 これらの結果から、Asgard上門アーキアは祖先的で極性があり、プロフィリンによって調節されるアクチン系を持つと考えられます。Asgard上門のプロフィリンはリン脂質感受性なので、この系は膜に局在しているかもしれません。Asgard上門アーキアは、膜トラフィッキングやエンドサイトーシスに関わる真核生物様遺伝子候補もコードしていると予測されています。そのため、真核細胞の運動・ポドソーム・エンドサイトーシスで観察されるような、アクチンによって調節される真核細胞様の膜動態をこのようなアーキアがひき起こすことができるかはっきりさせるため、次に必要なのは画像化だと指摘されています。以下は『ネイチャー』の日本語サイトからの引用です。


細胞進化学:Asgard上門アーキアのゲノムにはアクチンを調節するプロフィリンがコードされている

細胞進化学:Asgard上門アーキアでは機能性プロフィリンがアクチン細胞骨格を調節する

 R RobinsonとC Akılは今回、Asgard上門アーキアに属するメンバーにコードされている真核細胞類似のタンパク質について、構造と機能を初めて解析したことを報告している。ロキ門の3つのプロフィリンに加え、トール門、ヘイムダル門、オーディン門のそれぞれ1つのプロフィリンについて、高品質な構造が解かれた。ロキ門のプロフィリンは、哺乳類アクチンと相互作用し、リン脂質依存的にGアクチンを隔離することが可能で、アクチンフィラメントの反矢尻端の伸長を促進できる。アーキアが持つ真核細胞様遺伝子の産物についてはほとんど分かっておらず、今回の研究はこのようなタンパク質が真核生物のタンパク質と同じような挙動をするのかどうかの検証に向けた重要な一歩である。これらの結果は、アーキアと真核生物の最終共通祖先の細胞生物学的性質や本来の姿の推定に明らかに関係しており、また、これによってAsgard上門アーキアに備わった真核生物様の特徴の1つに関する待望の機能データがもたらされた。



参考文献:
Akıl C, and Robinson RC.(2018): Genomes of Asgard archaea encode profilins that regulate actin. Nature, 562, 7727, 439–443.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0548-6

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