LEM2–ESCRT-IIIによる核膜封鎖の構造機構

開放型有糸分裂において核質と細胞質の区画化を再構築するには、LEM2–ESCRT機構が紡錘体の除去と残存する核膜孔の封鎖を協調させる必要がある。このトポロジー的に特異かつ基本的な膜再構築過程の構造基盤は、ほとんど解明されていない。本研究では、生化学的再構成、クライオ電子線トモグラフィー、サブトモグラム平均化、および大規模分子動力学シミュレーションを組み合わせ、核膜封鎖の構造機構を明らかにした。LEM2のウイングドヘリックスドメイン（WH）がESCRT-II/IIIタンパク質CHMP7と共重合し、膜結合性の足場を形成することを構造的に解明した。この足場の形状は、孔を取り囲む平坦な膜から負の曲率を持つ膜頸部へと移行するにつれ、下流のESCRT-IIIタンパク質によって段階的に再構築される。これと並行して、LEM2は天然変性した低複雑性ドメインを孔内に配置する。このドメインは紡錘体微小管の周囲で凝縮し、膜–ESCRT–LEM2足場を紡錘体へ機械的に連結するとともに、残存する拡散経路を狭めることで、膜閉鎖が完了する前に区画化を回復させる。注目すべきことに、LEM2-WHドメイン単独でも強く狭窄した膜管を形成し、負の曲率を持つ内表面を被覆したことから、受容体自体に内在する膜再構築活性が示された。以上により本研究は、受容体–ESCRT共重合、低複雑性ドメインを介した封鎖、および受容体駆動型膜再構築が、紡錘体を含む開口部から最終的な狭窄と融合に至るまで核膜孔を導く仕組みについて、構造的枠組みを確立した。

https://doi.org/10.64898/2026.09.01.748678