モータータンパク質は、ニューロンの中で大切な荷物を運んでいます。その動きを制御するには?(Motor proteins haul precious cargo in neurons. How can we control their movement?)

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キネシン1というモータータンパク質の停止スイッチを発見 Scientists identify a stop switch for a motor protein called kinesin 1

2022-01-20 バッファロー大学(UB)

GSK3βという酵素がキネシン1モーターの重要な制御因子として働く仕組みがより深く理解できるようになりました。特に、GSK3βによって修飾されるキネシン1上の正確な部位を特定することができました。分子生物学、in vitro解析、ハエの遺伝学とin vivoイメージング技術を組み合わせることで、この部位の破壊が、生物全体におけるモーターの運動や積荷や微小管トラックへのモーター取り付けに影響を与えるメカニズムの詳細を明らかにすることができました。

モータータンパク質は、ニューロンの中で大切な荷物を運んでいます。その動きを制御するには?(Motor proteins haul precious cargo in neurons. How can we control their movement?)

ある研究では、GSK3βと呼ばれる酵素がキネシン1と呼ばれるモータータンパク質の停止スイッチとしてどのように機能するかを説明しています。左のパネルの暗い線は、正常な動きのキネシン1モータータンパク質の軌跡を示しています。右のパネルの黒い点は、運動が停止しているキネシン1モータータンパク質の軌跡を示しています。Credit: Rupkatha Banerjee, adapted from a figure published in Development in a Dec. 23, 2021 article by Banerjee et al.


<関連情報>

キネシン1モータードメインのGlycogen synthase kinase 3βによる314番目のリン酸化は、微小管から切り離されずに運動を停止させる。 A stop or go switch: glycogen synthase kinase 3β phosphorylation of the kinesin 1 motor domain at Ser314 halts motility without detaching from microtubules

Rupkatha Banerjee, Piyali Chakraborty, Michael C. Yu, Shermali Gunawardena
Development (2021) 148 (24): dev199866. https://doi.org/10.1242/dev.199866

ABSTRACT

It is more than 25 years since the discovery that kinesin 1 is phosphorylated by several protein kinases. However, fundamental questions still remain as to how specific protein kinase(s) contribute to particular motor functions under physiological conditions. Because, within an whole organism, kinase cascades display considerable crosstalk and play multiple roles in cell homeostasis, deciphering which kinase(s) is/are involved in a particular process has been challenging. Previously, we found that GSK3β plays a role in motor function. Here, we report that a particular site on kinesin 1 motor domain (KHC), S314, is phosphorylated by GSK3β in vivo. The GSK3β-phosphomimetic-KHCS314D stalled kinesin 1 motility without dissociating from microtubules, indicating that constitutive GSK3β phosphorylation of the motor domain acts as a STOP. In contrast, uncoordinated mitochondrial motility was observed in CRISPR/Cas9-GSK3β non-phosphorylatable-KHCS314A Drosophila larval axons, owing to decreased kinesin 1 attachment to microtubules and/or membranes, and reduced ATPase activity. Together, we propose that GSK3β phosphorylation fine-tunes kinesin 1 movement in vivo via differential phosphorylation, unraveling the complex in vivo regulatory mechanisms that exist during axonal motility of cargos attached to multiple kinesin 1 and dynein motors.

生物化学工学
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