りん核磁気共鳴法によるアクトミオシン反応中間体の立体構造の研究

磷核磁共振法研究肌动球蛋白反应中间体的三维结构

• 批准号: 03223205
• 负责人: 田之倉 優
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03223205/
• 关键词: ミオシン; アクトミオシン; ATPase; 核磁気共鳴法; 反応中間体; NMR; サブフラグメント1

筋細胞内において、アクチンとミオシンとは、ATPの化学エネルギ-を利用して滑り運動を起こす。滑り運動におけるエネルギ-変換の機序を分子レベルで理解するためには、ATPの加水分解反応の反応中間状態におけるアクチンおよびミオシンの高次構造を解明することが重要である。本研究では、ミオシンATPア-ゼ反応中間体の立体構造について新しい知見を得るために、核磁気共鳴法(NMR)を用いて測定を行った。ウサギ骨格筋のミオシンをキモトリプシン処理して得られたサブフラグメント1(S1)を用いて、NMR試料管中でATPア-ゼ反応を行ったが、複合体の燐NMRシグナルは観測されなかった。これは、ATP加水分解反応が速く、NMR測定に必要なだけの寿命をもっていないためだと考えられる。ATP加水分解反応が骨格筋ミオシンよりも遅いトリ筋胃ミオシンについても最近、V8プロテア-ゼで処理した後ゲル瀘過することによってS1が得られたので、ミオシンATPア-ゼ反応中間体の観測を試みている。また、ATPのアナログであるADPと骨格筋S1との複合体形成を0℃から25℃までの種々の温度で測定した。その結果、高温では複合体のシグナルが観測されるのに対し、温度を下げていくと複合体のシグナルは線幅が変わらずに強度が弱くなった。これは、S1ーADP複合体には高温型と低温型の2種類の立体構造があるとして説明される。また、高温型複合体では、ADPの燐酸のまわりの電子状態が比較的等方的に分布するのに対して、低温型複合体でてはS1のアミノ酸残基がADPの燐酸と強く相互作用するために燐酸のまわりの電子が異方性をもって分布していると考えられる。平滑筋S1とADPの複合体について燐NMRスペクトルを測定したところ、基本的に骨格筋S1と同じだったので、活性部位近傍の構造は平滑筋の骨格筋でよく似ていると考えられる。

Muscle cells に お い て, ア ク チ ン と ミ オ シ ン と は, ATP の chemical エ ネ ル ギ - を using し て slide り movement を up こ す. Slide り movement に お け る エ ネ ル ギ - - in molecular レ の machine sequence を ベ ル understand で す る た め に の は, ATP hydrolysis anti 応 の anti 応 intermediate state に お け る ア ク チ ン お よ び ミ オ シ ン の high secondary tectonic を interpret す る こ と が important で あ る. This study で は, ミ オ シ ン ア ATP - ゼ anti 応 intermediates の three-dimensional structure に つ い て new し い knowledge を have る た め に, imaging method of 気 resonance (NMR) を with い て line measurement を っ た. ウ サ ギ skeletal muscle の ミ オ シ ン を キ モ ト リ プ シ ン 処 Richard し て have ら れ た サ ブ フ ラ グ メ ン ト 1 (S1) を い て, NMR で ア ATP in the sample tube and ゼ reverse 応 を line っ た が, complex の 燐 NMR シ グ ナ ル は 観 measuring さ れ な か っ た. こ れ は, ATP hydrolysis 応 が く and NMR measurement に necessary な だ け の life を も っ て い な い た め だ と exam え ら れ る. ATP hydrolysis anti 応 が skeletal muscle ミ オ シ ン よ り も 遅 い ト リ muscle stomach ミ オ シ ン に つ い て も recently, the V8 プ ロ テ ア - ゼ で 処 Richard し た after ゲ ル lugu too す る こ と に よ っ て S1 が must ら れ た の で, ミ オ シ ン ア ATP - ゼ anti 応 intermediates の を 観 test try み て い る. ま た, ATP の ア ナ ロ グ で あ る ADP と skeletal muscle S1 と の complex formation を 0 ℃ か ら 25 ℃ ま で の kind 々 で の temperature determination し た. そ の results, high temperature で は complex の シ グ ナ ル が 観 measuring さ れ る の に し seaborne, temperature under を げ て い く と complex の シ グ ナ ル は line width が - わ ら ず が に strength weak く な っ た. <s:1> れ and S1 <s:1> ADP complex に に high-temperature type と low-temperature type <s:1> two types of <s:1> three-dimensional structures があると <s:1> て explain される. ま た type, high temperature complex で は, ADP の 燐 acid の ま わ り の electronic state が comparison of に distribution す る の に し seaborne て, low temperature type complex で て は S1 の ア ミ ノ acid residues が ADP の 燐 strong acid と く interaction す る た め に 燐 acid の ま わ り の electronic が square difference を も っ て distribution し て い る と exam え ら れ る. Smooth muscle S1 と ADP の complex に つ い て 燐 NMR ス ペ ク ト ル を determination し た と こ ろ, basic に skeletal muscle with S1 と じ だ っ た の で, active site near alongside の structure は smooth muscle の skeletal muscle で よ く like て い る と exam え ら れ る.

项目成果

田之倉 優,高橋 健治,江橋 節郎: "ミオシンATPase反応中間体の構造" 生理学研究所年報. 12. (1991)

Yu Tanokura，Kenji Takahashi，Setsuro Ebashi：“肌球蛋白ATP酶反应中间体的结构”国家生理科学研究所年度报告12。（1991）。