ホモサピエンスが発現する15種類のホルミンの、アクチンフィラメントの切断と伸長のメカニズム

Core Concepts

ホルミンは、細胞分裂、細胞運動、機械受容などのアクチン依存プロセスで重要な役割を果たすが、アクチンフィラメント(F-アクチン)に結合した構造が明らかになっていなかった。本研究では、クライオ電子顕微鏡を用いて、INF2とDia1という2つのホルミンがF-アクチンの中央部と芽端に結合する5つの構造状態を明らかにした。これらの構造から、INF2とDia1がF-アクチンの切断と伸長を異なる機構で行うことが示された。

Abstract

本研究では、ヒトが発現する15種類のホルミンのうち、特にINF2とDia1に着目し、これらがアクチンフィラメント(F-アクチン)の切断と伸長をどのように行うかを明らかにした。 クライオ電子顕微鏡を用いて、INF2とDia1がF-アクチンの中央部と芽端に結合する5つの構造状態を解明した。これらの構造から、INF2とDia1がF-アクチンの切断と伸長を異なる機構で行うことが示された。 INF2のFH2ドメインとWH2ドメインの配置は、F-アクチンを切断する位置にあることが明らかになった。一方、Dia1はF-アクチンを切断する構造を持たないことが示された。 また、プロフィリン-アクチンがF-アクチンの急速に伸長する芽端に供給される様子と、供給された単量体がF-アクチンの構造に移行し、プロフィリンが放出される過程も明らかになった。 以上の7つの構造から、ホルミンによるF-アクチンの切断と伸長のメカニズムが段階的に可視化された。

Stats

ヒトが発現する15種類のホルミンが重要な役割を果たしている。 INF2は強力な切断活性を示すが、伸長活性は弱い。 Dia1は強力な伸長活性を示すが、切断活性はない。

Quotes

「ホルミンは、細胞分裂、細胞運動、機械受容などのアクチン依存プロセスで重要な役割を果たす」 「INF2のFH2ドメインとWH2ドメインの配置は、F-アクチンを切断する位置にある」 「Dia1はF-アクチンを切断する構造を持たない」

Key Insights Distilled From

Mechanisms of actin filament severing and elongation by formins - Nature

by Nicholas J. ... at www.nature.com 06-06-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07637-0

Deeper Inquiries

ホルミンの機能の違いは、どのような生物学的プロセスの違いに関連しているのだろうか。

ホルミンの機能の違いは、細胞分裂、細胞運動、およびメカノトランスダクションなどのアクチン依存プロセスに関連しています。例えば、INF2は強力な切断活性を示す一方、Dia1は伸長活性が強力です。これにより、ホルミンは細胞内で異なる役割を果たし、それぞれの生物学的プロセスに影響を与えることが示唆されています。

ホルミン以外のアクチン結合タンパク質は、ホルミンの切断・伸長活性にどのように影響を及ぼすのだろうか。

ホルミン以外のアクチン結合タンパク質は、ホルミンの切断・伸長活性に影響を与える可能性があります。これは、他のタンパク質がホルミンとの相互作用を通じて、その活性を調節することが考えられるからです。例えば、プロフィリンはアクチンモノマーを供給し、バーブドエンドに結合させることで、ホルミンの伸長活性に影響を与える可能性があります。

ホルミンの構造と機能の関係を理解することで、アクチン依存プロセスの制御に新たな治療アプローチは見出せるだろうか。

ホルミンの構造と機能の関係を理解することで、アクチン依存プロセスの制御に新たな治療アプローチを見出す可能性があります。例えば、特定のホルミンを標的とする薬剤を開発することで、細胞運動や細胞内シグナル伝達経路を調節し、疾患の治療に役立てることができるかもしれません。ホルミンの機能を正確に理解することで、新たな治療戦略の開発につながる可能性があります。