クラミドモナスにおける光受容から鞭毛の運動までの細胞内情報伝達機構

衣藻从光感受到鞭毛运动的细胞内信号转导机制

• 批准号: 05854084
• 负责人: 吉村 建二郎
• 金额: $ 0.58万
• 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05854084/
• 关键词: 光受容; 電気生理学; 偏光; クラミドモナス

原生生物のクラミドモナスの光受容機構については、ロドプシンが関与していること、眼点で内向き電流が流れることが知られている。光受容分子の光の吸収の方向性を調べるために、偏光による刺激を行った。細胞体を吸引電極で吸い付け、光受容電流を測定したところ、5msの光刺激に対して、ピークが1-6pAの電流が10-15ms流れた。眼点の上の細胞膜に対して平行な方向より偏光で刺激したところ、偏光の電界ベクトルの方向によって光受容電流の大きさが変わった。偏光の電界ベクトルが眼点の膜に対して平行な時に電流のピークが大きく、垂直な時に小さいことがわかった。光受容電流に続いて流れる鞭毛電流は、全か無の法則に従い、光受容電流と鞭毛電流との間隔は光受容電流が大きいほど短かった。また、眼点の細胞膜の垂直方向より光刺激したときは、偏光の電界ベクトルによらず、光受容電流の大きさは一定であった。このことはクラミドモナスの光受容分子は、眼点の上の細胞膜で細胞膜と平行に配向していて、その平面内ではランダムな方向を向いていることを示している。この結果は今まで知られている無脊椎、脊椎動物におけるレチナ-ルの方向性と一致している。クラミドモナスの眼点の複屈折性を調べるために偏光顕微鏡で眼点を観察したところ、眼点と平行、あるいは垂直方向に強い複屈折性を示すことが分かった。その観察において、特定の2方向に向いている細胞が多いことが分かった。このことは、クラミドモナスが偏光の方向を感じて方向転換している可能性を示している。

关于原生衣藻的感光机制，已知涉及视紫红质并且在眼斑中流动有内向电流。为了研究光感受器分子光吸收的方向性，我们用偏振光进行刺激。当用吸引电极吸引细胞体并测量光感受电流时，响应5ms的光刺激，峰值为1-6pA的电流流动10-15ms。当用与眼点上方细胞膜平行的方向的偏振光刺激时，感光电流的大小根据偏振光的电场矢量的方向而变化。研究发现，当偏振光电场矢量平行于眼斑膜时，电流峰值较大，而当偏振光电场矢量垂直于眼斑膜时，电流峰值较小。跟随光感受电流的鞭毛电流遵循全有或全无定律，光感受电流越大，光感受电流与鞭毛电流之间的间隔越短。此外，当眼点的细胞膜受到垂直方向的光刺激时，无论偏振光的电场矢量如何，光感受电流的大小都是恒定的。这表明衣藻的感光分子与眼点上方的细胞膜平行取向，并且在该平面内随机取向。该结果与无脊椎动物和脊椎动物中已知的视网膜方向一致。为了检查衣藻眼斑的双折射性，我们在偏光显微镜下观察衣藻眼斑，发现它们在平行或垂直于眼斑的方向上表现出很强的双折射。观察结果表明，许多细胞朝向两个特定方向。这表明衣藻可以感知偏振光的方向并改变方向。