筋肉アクトミオシンのエネルギ-変換複合体の立体構造

肌肉肌动球蛋白能量转换复合物的三维结构

基本信息

批准号：
03223209
负责人：
荒田敏昭
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

筋収縮ではATP加水分解に伴って2つの蛋白質アクチンとミオシンの相互作用によって張力発生と滑り運動がおこるが、その原動力の本体である蛋白質構造の変化は明らかではない。この中心課題に2つの方向から実験的検討を加えている。1つはアクチン・ミオシン分子のどの部分に運動が起こるかである。一昨年、昨年度ミオシン頭部の首部の軽鎖にスピン化合物を結合させ、ESRを用いて計測される化合物の方向(角度)からミオシン首部の運動を推定したところ、ミオシン頭部内の屈曲性が示唆された。本年度は、張力発生中の実験を横穴式キャビティを用い温度可変装置で温度をコントロ-ルしATPを還流して行っている。現在装置の性能をチェック中であり、近い将来本実験が行えると考えている。もう1つはミオシン頭部がアクチン線維上を歩行できる複数の「脚」(アクチン結合部位)を持っているかである。昨年度、架橋剤mmaleimidobenzoic acid Nーhydroxysuccinimide ester(MBS)で重合を阻害したアクチン単量体を作成し、ミオシン頭部への結合数を測定したところ、複数の結合部位が示唆された。本年度は結合空間位置を電顕により明らかにした。MBSーアクチンは反応を停止せず遊離のMBSをゲル瀘過で除いてS1と混合すると化学架橋(180kda)が起こる。この架橋アクチンーS1複合体は通常のFーアクチンと結合できないので、結合部位はFーアクチンのそれと少なくとも一部は共通していると考えられる。HMMーアクチン架橋複合体をロ-タリ-シャド-電顕観察すると、頭部ーロッド接合部より約14ー15nmにアクチンの結合がみられ、頭部の先端に近い。ATPやADP存在下では泳動度の異なるアクチンーS1架橋物(140kda)ができる。この架橋はS1のSH1をブロックするとできないので、SH1とアクチンとで架橋が起こることを示唆している。現在この架橋物を電顕観察している。

肌肉收缩过程中，由于肌动蛋白和肌球蛋白这两种蛋白质之间的相互作用以及ATP水解而发生张力产生和滑动运动，但作为主要驱动力的蛋白质结构的变化尚不清楚。我们正在从两个方向实验性地研究这个中心问题。一是肌动蛋白/肌球蛋白分子的哪一部分引起运动。两年前和去年，我们将自旋化合物附着在肌球蛋白头颈部的轻链上，并根据 ESR 测量的化合物的方向（角度）估计肌球蛋白颈部的运动，这表明肌球蛋白头具有就完成了。今年，我们进行了使用侧孔型腔体产生张力、通过温度可变装置控制温度以及回流ATP的实验。我们目前正在检查该设备的性能，相信在不久的将来我们能够进行这个实验。另一个问题是肌球蛋白头是否具有多个“腿”（肌动蛋白结合位点），使其能够在肌动蛋白纤维上行走。去年，我们创建了肌动蛋白单体，其聚合被交联剂马来酰亚胺苯甲酸 N-羟基琥珀酰亚胺酯 (MBS) 抑制，并测量了肌球蛋白头部的结合位点数量，这表明存在多个结合位点。今年，我们使用电子显微镜阐明了键合空间位置。当通过凝胶过滤去除游离 MBS 并与 S1 混合时，MBS-肌动蛋白会发生化学交联 (180kda)，而无需停止反应。由于这种交联肌动蛋白-S1 复合物不能与正常的 F-肌动蛋白结合，因此认为结合位点至少部分与 F-肌动蛋白的结合位点相同。 HMM-肌动蛋白交联复合物的旋转阴影电子显微镜显示肌动蛋白结合距离头杆连接处约 14-15 nm，靠近头部尖端。在 ATP 或 ADP 存在下，形成具有不同迁移迁移率的肌动蛋白-S1 交联产物 (140kda)。当 S1 中的 SH1 被阻断时，这种交联就不会发生，表明 SH1 和肌动蛋白之间发生交联。我们目前正在使用电子显微镜观察这种交联产物。