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Jl
Ily10.200481

長里千香子:新規チュープリ ンの存在と微小管構造について細胞周期や，生活環の進行による細胞形態の変化には，細胞骨絡とよばれる微小管のダイナミックな変化が見て取れる 。
微小管とは，全ての真核細胞の細胞骨格として存在する線維

小管 のみならず， 鞭 毛基底小体の複製にも関わっているという報告もある 。
αs， γ チュープリンは，生物聞で非常にホモロジーが状構造で，細胞内にネットワークを張りめぐらせ，細胞の生高い。相補 DNA (cDNA) 配列か ら推定されるアミノ酸で比較

命活動の状態によってしなやかに変化する構造である 。勿論，すると ，αチュ ープリン， も しくは 8チュープ リンは生物問

藻類細胞にも例外なく存在し，細胞 の生命活動が秩序だってで60%以上 ものアミノ酸が 一致しており， α および 8チュ ー行われるよう一役買っている 。微小管の主な働 きは ，(1)細胞

プリン問では 40%程のアミノ酸が一致する 。γチュ ー プリン2)細胞分裂，減数分裂時の紡錘糸としの形づくりに関わる ，(も生物問 で非常にホモロジーが高く ，α および 8チュー プリて染色体の分離に 関わる ，(3)オノレガネラの細胞内配置や物質

ンとは 30%前後のアミノ酸が同 一で，分子量はほとんど変わ輸送に関わる， (4)鞭毛運動に関わる，など生物機能の多岐 にらない。一般的に ，多細胞生物では αわたっている 。

遺伝子は複数個存在し ，単細胞生物では単一あるいは 2コ

本稿は，微小管を構成している主要タンパク質，チュ ープリンについて，特に，クラミドモナスで発 見 された新規チュ ープリンの存在に端を発し，最近，次々に報告されていピー存在することが知られている 。
2)クラミドモナスの鞭毛変異株から単離された新規チュ ープリン (1)1998年，クラミドモナスの鞭毛変異株(クラ ミ ドモナスはる新規チュ ープリンとその働きについて紹介する 。
1)αs， γ チュ ープ リンs， γチュ ープリンの発見

通常二本鞭毛が存在するが1本しかなしっから ， 8 (デノレ1968年に微小管 の主要タンパク質が分子量 55kD
日の α (アタ)チュープリンが単離 された。cDNAから 推測するとこ の遺ルファ)チュ ープリンと s (ベータ)チュープリンであるこ伝子産物は 532アミノ酸からなり，分子量が 55.8kDaになる 。

2)。微小管はこのとが生化学的手法により明らかにされた (1，チュープリンモチーフと 言われる GGTG配列をもち，既に報告αと Hチュープリンのヘテログイマー(二量体)によって構されているクラミドモナス の α s，γチュ ープリンのアミ成された プロ トフィラメントが 13本平行に束ねられてできている管状構造で あり，細胞内ネットワ ー ク，紡錘糸等を形成する細胞質性微小管(シングレ ッ ト)，鞭毛運動を司る鞭毛布h糸(ダブレット)や鞭毛基底小体 ・セントリオール(トリプ、省の構造<1)
微ノl日Hへテロダイマーレット)といった構造の基本単位であることがわかっている

プロトブィ ラメ ント(図1)。 これ ら 3種の微小管は，基木構造は 同じ ではあるが，細胞質性微ノト管と 比較し て，後者の 2種は微ノト管の脱重合に関わるような低混 ・カノレシウム処理 ・コノレヒチン等の薬剤処理に対する耐性を持つことから ，非常に安定 した構造 をとっているといわれている 。
1
989年，第三のチュ ープリン， γ (ガンマ)チ ュープリンされた (3)。現在， γ チュープリンは ，ほ乳類 ・陸上植物 ・原生生物など真核細胞において広く調べられ， α， sチュープ
リンと共に ，ほぼ全ての真核細胞に存在すると考えられている。γ チュープリンは微小管内部を構成しているのではなく ，微小管重合のイニシェーターとして働くといわれている 。プロトフィラメントは閉じ極性で平行に並んでいるので，微小+極性が遺伝学的手法によりバ spergil
1us (コウジカビ)から単離b)
微小骨の称');
11む

シングレッ 卜ダブレッ ト管自体にも極性 があり，速く 伸長するプラス 端とゆっくり伸長するマイナス端に区別される 。プラス端は，紡錘体極のような微小管が発達する中 心 とは反対側の領域に当たるが，γチュープリンは数種の他 のタンパク質とともに コンプレック
スを形成し，微小管のマイナス端，つまり微小管が発達 している紡錘体極等の周 辺 に局在している 。最近では細胞質性微ト
リ プレッ ト
図 1. 微小管の椛造と種類

82

100tubulin
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51tubulin

M‑REVISIHlGOAGIOVGNACWELYCLEHGIQP以;QMPSDKTIGGGDDAFNTFFSETGAGKHVPRCIFLDLEPTVVDEVRTGTYRQ‑‑‑‑LFHPEQLISGM‑REIVHIOGGOCGNOlGAKFWEVVSDEHGIDPTGTYHGDSDL一‑QLERINVYFNEATGGRYVPRA工ひ1DLEPGTMDSVRSGPYGQ‑‑‑‑IFRPDNFVFGMP阻 IINLOVG GNOVGSEFWRKLCQEHGIAK
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図 2 クラミドモナスの臼 ， s， γ ， 0チュ ープリンのア ミノ酸配列。ギャップ (‑)，ス トップコ ドン (*). Dutcher and Trabuco
1998 ('1) より 改変

図2)。この，新規タンパクノ酸とは 23，26，27%一致する (に関与 しているのではなし、かと 考えら れ ている。

質の N末端側の 217アミノ酸は γチュ ーブ リンと類似し てい3)その他 の新規チュープリン ファミ リー (10，1)

るが ， γ チ ュ ー プ リ ン の よ く保 存 され て い るモ チ ー フ

クラミ ドモナスの 8チュー プ リン同定以降，様々な生物(DVFFYQ，MIDREAE，VVVQPYN，VVVLDN，KTTVLDVMRLL，II
QGEV)にお いて遺伝学的手法と DNAデー ターベー スを使い， さらが見 られない。一方， C末端側 の 145アミノ 酸は 8チ ュー プ リンの構造に類似し ている 。内部に見られる 156伺のア ミノ酸
は α，s，γチュープリ ンにはなく ，それに対して α，s，γ
チュ ープ リンには見 られるその後の50個前後におよぶアミノ酸に相 当する 配列 が 5チ ュー プ リンでは見 られ ない。このような結果から ，新規チュー プ リンであると 結論づけら れ ていム

ろ， 5iチュ ープリン は トリ プレッ ト微小管の形成，構造維持ll
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I thormophila
PXe/10pu 7
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ことが報告さ れ ている (7)。 このような 報告から 現在 のとこ'l:rypallOSOmf1;}uccil
1omosapi('IlStη管が発達し ないは， 5iチ ューブリンの発現 をおさえると ，cTrypalloSOl/lflbllcei

υのうち C管がA管， B管と比べて極端に短 いことが電子顕微鏡の観察に より 示 されてい る 久( 9)。また ，ゾウリムシにおい て交子顕微鏡で観察すると，鞭毛基底小体の ト
リ プ レッ卜微小管︑也ど明確には なっていない。クラミ ドモナス の鞭毛変異株 を電TrYPeJl1oS01
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i

Xonopus1(;10¥11SeOU

5チュ ープリンの機能 は今のところ ，既知チュープリ ンほ101/10Si1piO
IlS

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川

ウスの 5チュープリン は 80% の相同性があるが，ク ラミド モナスと 比較す ると 40% になる 。

γlJi

川川

いこと ，サイズが異 なる ことがわかった。例 えば，ヒ卜 とマれしると， 既知 チ ュープリ ン分子の生物間 での相向性 ほど高くな

川にも 存在する こと が明 らかになった。それ らの配列 を比較すれ(6)・
アフ リカツメガエノレ・ゾウリム シ (7).トリ パ ノゾー マ (日)分ESTJirιriuJt'︐︐ucl‑ti ra‑ d 3d510h
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クラミ ドモナスでの 6チュ ー プ リンの報告後，(Expressed Sequence Tag)解析の情報 から ヒト (5) ・マ ウス

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図 3 チュ ープリン分子の系統関係、(近隣結合法)。分岐点にある数1)より改変
字はブーツ ス トラッ プ確率。Dutcher 2001 (83に数種の新規チューブ リンが存在することが明らかになった。

られ，各生物種における新規チューブ、リンの局在・機能が明

現在 ，E (イプシロン)，オタ)チューブリンまで報告されている。これらのチューブらかにされていくことにより，今まで，不解明のままだった真核細胞におけるオルガネラ，鞭毛軸糸・鞭毛基底小体の起リンは 6チューブリンも含めて， α， s，γ チューブリンと源，複製機構，構造維持機構といった様々な問題に対して，解は異なり，すべての真核生物に存在するとは限らない。ゲノ明の糸口がつかめるのではないかと期待される。

c(ゼータ)，η(イータ)，と~ (イムプロジェクトがほぼ終了している生物群，酵母， γチュー
プリンが最初に発見された A
spergillus，シロイヌナズナ，イ

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(11)Dutcherる。これらの新規チューブ.リンはまだ発見されて聞もないため，その細胞内局在・機能は明らかになっていないが，鞭毛基底小体・セントリオールの複製，構造維持，鞭毛軸糸の伸長といった機能を示唆する結果が出始めている。
4) 新規チューブリン遺伝子の有無と細胞特性，γチューブリンが全ての真核細胞に存在し，なぜ， α，s生物聞のホモロジーが非常に高いのに対して，新規チューブリンは全ての真核細胞に存在しないのか?，チューブリン分子はどのように進化していったのか(図 3)?，特に新規チュープリンに対しては，調べられている生物種がまだ少ないため一概には言いがたい。しかしながら，新規チュープリンの有無は，細胞の運動性を司る鞭毛軸糸(ダブレット)，鞭毛基底小体・セントリオール(トリプレット)といった微小管構造の有無と一致しそうである。今後，より多くの生物種で調べ(北海道大学北方生物圏フィールド科学センター)