構造解析によりキネシン-2モーター複合体の組立機構を解明(Structural Insights Reveal How the Kinesin-2 Motor Complex Assembles for Intraflagellar Transport)

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2025-07-30 中国科学院(CAS)

中国科学院生物物理研究所の馮偉教授らは、線虫C. elegans由来のキネシン-2複合体(KLP-11、KLP-20、KAP-1)の組み立て機構を構造生物学とin vivo解析で解明した(Nature Communications掲載)。クライオ電子顕微鏡とX線結晶構造解析(分解能3.5Å)により、2つのモーターサブユニットの尾部が保存されたHTS配列で絡み合いヘテロ二量体を形成し、KAP-1のCTHフックと中央溝に結合して安定な三量体を構築することを発見。界面残基の変異はin vitro組み立てやin vivo線毛内輸送(IFT)を阻害し、相互認識が機能に必須であることを確認した。また、界面にはリン酸化部位が存在し、複合体の解離調節に関与する可能性が示唆された。本成果は、網膜色素変性や多発性嚢胞腎など繊毛病の分子基盤理解と治療法開発に貢献する。

構造解析によりキネシン-2モーター複合体の組立機構を解明(Structural Insights Reveal How the Kinesin-2 Motor Complex Assembles for Intraflagellar Transport)Overall structure of the tail region of the heterotrimeric kinesin-2 motor and schematic model of its role in regulating intraflagellar transport (IFT) (Image by FENG Wei’s group)

<関連情報>

相互認識メカニズムが、細胞内旗状体輸送のためのヘテロトリマー型キネシン-2の適切な組み立てを保証する A mutual co-recognition mechanism ensures the proper assembly of heterotrimeric kinesin-2 for intraflagellar transport

Jinqi Ren,Lingyan Zhao,Guanghan Chen,Guangshuo Ou & Wei Feng
Nature Communications  Published:24 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62152-8

Abstract

Heterotrimeric kinesin-2, composed of two distinct kinesin motors and a kinesin-associated protein (KAP), is essential for intraflagellar transport and ciliogenesis. KAP specifically recognizes the hetero-paired motor tails for the holoenzyme assembly, but the underlying mechanism remains unclear. Here, we determine the structure of KAP-1 in complex with the hetero-paired tails from kinesin-2 motors KLP-20 and KLP-11. KAP-1 forms an elongated superhelical structure characterized by a central groove and a C-terminal helical (CTH)-hook. The two motor tails fold together and are co-recognized by the central groove of KAP-1. The adjacent hetero-pairing trigger sequences preceding the two tails form an intertwined heterodimer, which co-captures the CTH-hook of KAP-1 to complete the holoenzyme assembly. Mutations in the interfaces between KAP-1 and the two tails disrupt the heterotrimeric kinesin-2 complex and impair kinesin-2-mediated intraflagellar transport. Thus, KAP-1 and the hetero-paired motors are mutually co-recognized, ensuring the proper assembly of heterotrimeric kinesin-2 for cargo transport.

生物化学工学
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