鞭毛ダイニン分子の力発生機構の研究

鞭毛动力蛋白分子力产生机制的研究

基本信息

批准号：
10780402
负责人：
八木俊樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10780402/
关键词：
鞭毛ダイニン微小管 ATP 光ピンセット

项目摘要

鞭毛運動の基礎はダイニンによる微小管の滑り運動である.鞭毛内には少なくとも8種類のダイニン分子種が存在し,それぞれが固有の働きをしていると考えられている.鞭毛運動の発生機構を理解する上で,各分子種による滑り運動の性質を調べることは重要である.本研究では,各分子種のもつ力発生の性質を光ピンセット顕微鏡を用いて調べた.単細胞緑藻類クラミドモナスの鞭毛からダイニンを高塩濃度抽出し,それを陰イオン交換カラムを用いてダイニン外腕(αβγ),ダイニン内腕7種類(a-g)の計8種類に分画した.各分子種を直径1μmの蛍光性ポリスチレンビーズと混ぜ,ダイニンをビーズに吸着させた.それを光ピンセットで操作して,カバーグラスに固定した蛍光微小管に相互作用させた.1分間待った後,ピンセットのトラップをはずしてビーズの動きを観察した.ATPがない状態では,各分子種を吸着したビーズは微小管と結合して動かなかった.今回の実験では,機能的に吸着しているダイニンの数は数分子程度と見積もられた.次に,ATPの存在下でのダイニン吸着ビーズの動きを光ピンセットのいろいろな補足力で調べたところ,ダイニン分子種により異なる現象が観察された.fをのぞくダイニン分子種では,ピンセットのトラップを外すとすぐにビーズは微小管から外れた.一方,ダイニンfを吸着したビーズは微小管にそって十数μmにわたって両方向に滑り運動した.その速度は他の方法で調べられているダイニンfによる微小管の滑べり速度と同程度であった.fダイニンは他のダイニンと同様に微小管の+端から-端に向かって滑走する性質をもつことが確かめられているので,この両方向の運動は非常に意外である.

鞭毛运动的基础是由动力蛋白引起的微管的滑动运动。鞭毛中至少有八个动力蛋白分子物种，并且它们都被认为具有固有的功能。在理解鞭毛运动的机理时，重要的是研究每个分子物种的滑动运动。在这项研究中，使用光学镊子显微镜研究了每个分子物种的力产生的特性。从单细胞绿色藻类衣原体的鞭毛中以高盐浓度提取，并使用一个阴离子交换柱将八种不同类型的类型分离为八种不同类型的类型：外部动力蛋白臂（αβγ）和七个动力蛋白ARM（A-G）。将每个分子物种与直径为1μm的荧光聚苯乙烯珠混合，并将动力蛋白吸附在珠子上。这是用光学镊子操作的，与固定在盖玻片上的荧光微管相互作用。等待1分钟后，拆除了镊子的陷阱以观察珠子的运动。我们观察到，在没有ATP的情况下，吸附的每个分子物种都与微管结合，并且没有移动。在此实验中，估计功能吸附的动力蛋白的数量围绕几个分子。接下来，当使用光学镊子的各种补充力研究在ATP存在下的动力蛋白吸附珠的运动时，根据Dynein分子物种观察到不同的现象。在除f以外的动力蛋白分子物种中，当取出镊子时，珠子立即从微管中脱离。同时，珠子沿微管上十或更多μm，在两个方向上吸附了动力蛋白F。速度与动力蛋白F的微管的滑动速度相似，该速度已通过其他方法进行了研究。由于F Dynein具有从微管的 +到末端滑动的特性，就像其他动力蛋白一样，这两个方向都非常令人惊讶。