ミオシン1分子の変位の軌道とF-アクチンの構造変化の同時測定

同时测量单个肌球蛋白分子的位移轨迹和F-肌动蛋白的结构变化

基本信息

批准号：
02J04835
负责人：
西川宗
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、F-アクチンの機能を考慮にいれて新しいモデルを提示するために「ミオシン分子がF-アクチンのらせん構造のどの部分を移動するのか」、「これに伴うF-アクチン内部の構造が時間的・空間的にどのように変化するか」の二点を明らかにすることである。今年度の研究の成果は、上記目的の後半部分に関するものである(前半部分に関しては前年の実績報告書に記載)。まずF-アクチンの動的構造変化を1分子レベルでモニタするために、タンパク質の構造変化などに敏感な蛍光プローブが必要である。数十種類にのぼる蛍光色素をそれぞれF-アクチンに導入、ミオシンとATPの有無における吸収・発光スペクトルの変化を蛍光分光測定装置で計測したところ、わずか2種類に絞られる結果となった。これらのスペクトル変化も非常にわずかなものであったが、1蛍光色素の大きな変化が時間平均された結果である可能性も高い。そこで、これらのF-アクチンがミオシンと相互作用する際にスペクトル変化を示すか否か、蛍光顕微鏡下1分子レベルで確認する系を構築し計測を行ったが、蛍光像のビデオ解析からは有意なスペクトル変化を検出できなかった。溶液系で得られたスペクトル変化は、各蛍光色素分子の極微小変化の単純な積算の結果であったと予想される。通常、1分子計測に求められる蛍光色素の特性は量子収率が高くスペクトル変化しないことである。したがって、1分子計測に耐えうる量子収率をもち、かつ環境に応じてスペクトル変化する色素の検索は前例のない試みであった。今回、目的の色素の発見には至らなかったが、新しく開発した実験系やノウハウを生かし、引き続き色素のスクリーニングを行う予定である。

这项研究的目的是阐明两个点：“肌球蛋白分子的螺旋结构的哪一部分通过？”和“ F-肌动蛋白内的结构如何以这种方式发生时间和空间变化？”为了考虑F-肌动蛋白功能的新模型。今年的研究结果与上述目标的后半部分有关（上半年在上一年的绩效报告中进行了描述）。首先，为了监测单分子水平F-肌动蛋白的动态结构变化，需要对蛋白质结构变化敏感的荧光探针。将数十种不同类型的荧光染料引入F-肌动蛋白，当使用荧光光谱仪测量吸收和发射光谱的变化时，结果仅限于两种类型。这些光谱变化也很小，但它们可能是一种平均时间变化的结果。因此，我们构建了一个系统，该系统确认这些F-肌动蛋白在荧光显微镜下与单个分子水平上与肌球蛋白相互作用时是否表现出光谱的变化，但是从荧光图像的视频分析中无法检测到显着的光谱变化。预期在溶液系统中获得的光谱变化是每个荧光染料分子中非常小的变化的简单整合的结果。单分子测量通常需要的荧光染料的特征是它们具有高量子产率，并且不会改变光谱。因此，搜索具有可以承受单分子测量值的量子产率的染料，并且根据环境的变化是一种前所未有的尝试。尽管这次我们无法发现目标色素，但我们计划通过利用新开发的实验系统和专业知识来继续筛选颜料。