繊毛キネシンのリン酸化依存活性の機構を解明(Guangshuo Ou’s lab reports mechanism of phosphorylation-dependent regional activity of a ciliary kinesin)

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2025-06-15 清華大学

繊毛キネシンのリン酸化依存活性の機構を解明(Guangshuo Ou’s lab reports mechanism of phosphorylation-dependent regional activity of a ciliary kinesin)
Figure 1. Diagram of proposed model on how phosphorylation regulates regional motility of ciliary kinesin OSM-3 (t.z.: transition zone; m.s.: middle segment; d.s.: distal segment).

清華大学・欧光碩教授らの研究チームは、繊毛輸送に関与するモータータンパク質「OSM‑3(キネシン)」の空間・時間的活性を制御する仕組みを解明しました。2025年4月24日付で『Journal of Cell Biology』に掲載されたこの研究は、NEKL‑3キナーゼによるOSM‑3のモーター領域リン酸化がATPase活性と運動活性を抑制し、繊毛基底部および中間部では不活性状態を維持する一方、PP2Aホスファターゼが脱リン酸化することでOSM‑3が遠位部で活性化されるという、部位特異的な制御機構を示しました。また、PP2Aの過剰発現では早期活性化、機能喪失では活性低下と繊毛短縮を引き起こすことも確認。これにより、分子モーターの精密な時空間制御の新たな視点が得られました。

<関連情報>

リン酸化に依存した毛様体キネシンOSM-3の領域運動性
Phosphorylation-dependent regional motility of the ciliary kinesin OSM-3

Peng Huang,Guanghan Chen,Zhiwen Zhu,Shimin Wang,Zhe Chen,Yongping Chai,Wei Li,Guangshuo Ou
Journal of Cell Biology  Published:April 24 2025
DOI:https://doi.org/10.1083/jcb.202407152

Kinesin motor proteins, vital for intracellular microtubule-based transport, display region-specific motility within cells, a phenomenon that remains molecularly enigmatic. This study focuses on the localized activation of OSM-3, an intraflagellar transport kinesin crucial for the assembly of ciliary distal segments in Caenorhabditis elegans sensory neurons. Fluorescence lifetime imaging microscopy unveiled an extended, active conformation of OSM-3 in the ciliary base and middle segments, where OSM-3 is conveyed as cargo by kinesin-II. We demonstrate that NEKL-3, a never in mitosis kinase-like protein, directly phosphorylates the motor domain of OSM-3, inhibiting its in vitro activity. NEKL-3 and NEKL-4, localized at the ciliary base, function redundantly to restrict OSM-3 activation. Elevated levels of protein phosphatase 2A at the ciliary transition zone or middle segments triggered premature OSM-3 motility, while its deficiency resulted in reduced OSM-3 activity and shorter cilia. These findings elucidate a phosphorylation-mediated mechanism governing the regional motility of kinesins.

細胞遺伝子工学
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