ミオシン繊維に沿ったアクチン滑り運動の比較生理学的揺らぎ解析

肌动蛋白沿肌球蛋白纤维滑动的比较生理波动分析

基本信息

批准号：
12030219
负责人：
太和田勝久
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

骨格筋内では、一本のアクチン繊維に多数のミオシン頭部が作用して、アクチンの滑り運動を起こしている。このとき、これらのミオシン頭部は互いに独立に作用を及ぼしているのだろうか?この独立作用(の仮定)を検証するには、in vitro motility assay法を用いて、アクチン繊維の滑り距離の揺らぎを測り、その揺らぎのアクチン繊維長依存性を解析すればよい。独立作用が成り立てば、滑り距離揺らぎはアクチン長に逆比例する。この逆比例依存性は中心極限定理の一般的な帰結であるが、in vitro motility assay系の具体的モデルを用いて、この逆比例依存性を理論的に示した(Sekimoto ＆ Tawada,2001)。実際の実験においては、ミオシン頭部の向きのそろった実験系として二枚貝の平滑筋から調製した長い(数十μ)ミオシン繊維を用いる。そして、この独立作用の仮定を検証する実験を過去数年にわたって行っている。それらの結果、滑り距離揺らぎはアクチン繊維長に依存せず、ほぼ一定の値をとった。これより、上記の独立作用の仮定が成立していない、つまり、一本のアクチン繊維に作用してその滑り運動を起こしている複数個のミオシン頭部の間には共同作用が働いていることが示唆されている。この共同作用の機構を解明する手がかりを得るために、滑り速度の異なるミオシンを用いて、滑り距離揺らぎと滑り速度の間の関係を実験的に解析することを始めた。そのために、まず、ムラサキインコガイとムラサキイガイのミオシン繊維を用いて比較研究を行った。それらのミオシンでは滑り速度が数倍異なる、それに対応して滑り距離揺らぎの大きさも同じ程度異なることが分かった。異なる速度の他のミオシンを用いてさらに詳細な比較解析を行うために、ムラサキインコガイの筋肉から、長い繊維を作るキャッチンを精製して、それと任意のミオシンとの共重合繊維を作る方法を確立した。この方法を利用して、ウサギなど他の動物由来の(速度の異なる)ミオシンとの共重合体を作り、揺らぎ解析を行おうとしている。

在骨骼肌中，多个肌球蛋白头作用于单个肌动蛋白纤维，引起肌动蛋白滑动运动。此时，这些肌球蛋白头是否彼此独立地起作用？为了测试这种独立作用（假设），我们使用体外运动实验来研究肌动蛋白纤维滑动距离的波动，并分析波动的依赖性。关于肌动蛋白纤维的长度。如果独立效应成立，滑动距离波动与肌动蛋白长度成反比。这种反比例依赖性是中心极限定理的一般结果，我们使用体外运动测定系统的特定模型从理论上证明了这种反比例依赖性（Sekimoto＆Tawada，2001）。在实际实验中，采用由双壳类平滑肌制备的长肌球蛋白纤维（几十微米）作为实验系统，其中肌球蛋白头沿同一方向排列。在过去的几年里，我们一直在进行实验来检验这种独立效应的假设。结果，滑动距离波动不依赖于肌动蛋白纤维长度并且几乎保持恒定。这表明上述独立作用的假设不成立；也就是说，作用于单个肌动蛋白纤维并导致其滑动的多个肌球蛋白头之间存在协同作用。为了获得阐明这种协同效应机制的线索，我们开始利用不同滑移速度的肌球蛋白来实验分析滑移距离波动与滑移速度之间的关系。为此，我们首先利用紫鹦鹉贻贝和紫贻贝的肌球蛋白纤维进行了对比研究。结果发现，这些肌球蛋白的滑动速度相差数倍，相应地，滑动距离波动的幅度也有类似程度的差异。为了使用不同速度的其他肌球蛋白进行更详细的比较分析，我们从鹦鹉螺的肌肉中纯化了产生长纤维的 Catchin，并提出了将其与任何肌球蛋白共聚以制造纤维的方法。使用这种方法，我们尝试与来自其他动物（例如兔子）的肌球蛋白（具有不同的速度）创建共聚物，并进行波动分析。