Internal dynamics of actin detected by neutron scattering

中性子散乱により検出したアクチンの内部運動

藤原 悟; Plazanet, M.*; 松本 富美子; 小田 俊郎*

Fujiwara, Satoru; Plazanet, M.*; Matsumoto, Fumiko; Oda, Toshiro*

F-アクチンは、アクチン単量体(G-アクチン)の繊維状重合体であり、細胞運動に関係する実に多様な機能を持つ。どのようにして、このような多様な機能が可能となるかを理解するためには、アクチン分子の内部運動から分子間の相対的運動、そしてF-アクチン全体の運動までのさまざまなレベルでの運動特性を明らかにすることが重要である。われわれは、そのためにF-アクチン及びG-アクチンの中性子非干渉性弾性散乱実験を行い、F-アクチン及びG-アクチンの運動特性の違いを明らかにした。さらにアクチン分子内部の運動特性を詳しく特徴付けるため、中性子準弾性散乱実験を行った。第1水和層まで含む水和粉末試料及び「バルク」水まで含む試料についての測定を行った結果、F-アクチン及びG-アクチンのいずれも、少なくとも2種類の異なった振幅と速度を持つ運動が存在すること、そして含水量の増大は、これらの動きを速くさせること、そしてG-アクチンはF-アクチンよりも、より大きな振幅及び速い速度の運動を示す傾向があることを明らかにした。

F-actin expresses a variety of functions related to cell motility. To understand how such multiple functions are possible, it is important to understand dynamical properties of F-actin at various levels from internal dynamics of the monomers through relative motions between the monomers to large-scale motions of F-actin. As a first step towards this ultimate purpose, we carried out elastic incoherent neutron scattering (EINS) experiments and quasi-elastic neutron scattering (QENS) experiments of F-actin and G-actin. It was shown from the EINS experiments that there are differences in the internal dynamics of F-actin and G-actin. Analysis of the QENS spectra on F-actin and G-actin showed that both in F-actin and G-actin, there are at least two populations of motions with distinct amplitudes and rates, that higher hydration ratios make these motions "faster", and that G-actin tends to have the motions with larger amplitudes and higher rates than those in F-actin.