心筋ミオシン-アクチン相互作用の三次元クライオ電子顕微鏡法を用いた構造的研究

使用三维冷冻电子显微镜研究心肌肌球蛋白-肌动蛋白相互作用的结构

• 批准号: 08258209
• 负责人: 若林 健之
• 金额: $ 1.28万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08258209/
• 关键词: 心筋; アクチン; ミオシン; 電子顕微鏡法; クライオ電子顕微鏡法; ホログラフィク像再構成法; 三次元再構成法; タンパク質間相互作用

本研究は、心筋細胞の主要タンパク質であるミオシンとアクチンの相互作用を、三次元クライオ電子顕微鏡法を用いて、分子レベルで構造学的に解析することを目的として進められた。我々は、クライオ電子顕微鏡法・三次元再構成法を用いて、心筋の場合には特徴的なアクチン-ミオシン相互作用を行っていることを示した(石川ら、1995)。更に、我々は、この特徴的な相互作用を解明するために、個々のタンパク質を可視化し、そのタンパク質間相互作用の様式を明らかにすることを目的として、ホログラフィック像再構成法を開発した。これにより、我々は、生きたミオシン単一分子の可視化に成功した。ヌクレオチドを結合していないミオシン頭部、ADPやADP・Piを結合した頭部を可視化し、そのことを生物物理学会にて報告した(安永ら、1996)。また、個々のミオシン頭部と、X線結晶解析から得られた原子モデルとを比較し、軽鎖結合部位やアクチンクレフトなどサブドメインを観察できた。すなわち、我々が得たミオシン頭部のホログラフィック像からの再構成像は、高い分解能と十分なコントラストを持つ。かくして、我々は、タンパク質単一分子を可視化し、ナノレベルの構造を十分に議論することができるホログラフィック像再構成法を開発できた。この手法を応用することにより、ミオシン頭部とアクチンとが相互作用している現場を捉え、生物物理学会にて報告した(橋場ら、1996)。収縮状態では、ミオシンとアクチンが様々な角度で相互作用し合っていた。このことは、我々に、滑り運動中のアクチンミオシンがその相互作用部位を変化させながら、滑り運動を起こしているという新しいモデルを示唆させる。かくして、我々は、ホログラフィック像再構成法を心筋のアクチンミオシンに適用することにより、心筋の特徴的なアクチン-ミオシン相互作用のメカニズムの解明に、電子顕微鏡を使った構造学の面から迫ることができる手法を手にした。また、心筋は骨格筋と同様に、カルシウムにより制御されている。我々は、タンパク質工学の手法を用いて変異アクチンを作製し、アクチンとトロポミオシンの結合部位を明らかにし、Riochemistry誌に報告した(佐伯ら、1996)。変異アクチンの一つは、野生型よりも、より高い協同性を持つ筋収縮制御能をもつ(佐々木ら、1997)。こうした変異アクチンの解析により、心筋の収縮制御に関わる因子を明らかにすることができる。

In this study, the interaction between the main elements of muscle cells, three-dimensional electron microscopy and molecular structure analysis were studied. The application of electron microscopy and three-dimensional reconstruction method in the field of heart muscle and tendon characteristics of the interaction between electron microscopy and three-dimensional reconstruction method (Ishikawa, 1995). In addition, the interaction between the two characteristics is explained in detail, and the image reconstruction method is developed. A molecular visualization is successful. A report by the Society for Biophysics (Ernst & Young, 1996) X-ray crystallographic analysis shows that the atomic structure of the compound is similar to that of the compound. The image of the head is reconstructed, and the high resolution energy is maintained. A new method of image reconstruction was developed. This technique is used in the field of interaction, reported by the Biophysical Society (Hashimoto, 1996). The interaction between the contraction state and the angle of the contraction state The interaction between the two parts of the motion is changed. The motion of the motion is changed. The method of image reconstruction is applied to the analysis of the interaction between the characteristics of the muscle and the surface of the electron microscope. The heart muscle is the same as the heart muscle. The heart muscle is the same as the heart muscle. The heart muscle is the same as the heart muscle. The methods of quality engineering in the field of chemical engineering are reported in Riochemistry Journal (Saeki, 1996). Different from the wild type, the high synergy and the strong control ability (Sasaki, 1997). The analysis of the difference between the two factors and the control of the heart muscle

项目成果

Yamakawa,H,et al.: "Usol protein is a dimer with two globular heads and a long coiled coil tail" J.Struct.Biol.116.3. 356-365 (1996)

Yamakawa,H,et al.：“Usol 蛋白是一种二聚体，具有两个球状头部和一个长卷曲的卷尾”J.Struct.Biol.116.3。

Saeki et al.: "Tropomyosin-Binding Site(s) on the Dyctyostefium Actin Surface As Identified by Site-directed Mutagenesis" Biochemistry. 35・46. 14465-1447 (1996)

Saeki 等人：“通过定点诱变鉴定的 Dyctyostefium 肌动蛋白表面上的原肌球蛋白结合位点”生物化学 35・46（1996）。

Yasunaga et al: "Facilitating Effect of ADP and Phosphate in the stduy Moveuer of Actin Eilaments on the Myosin coated Surface" J.Mus.Res Cell Motil.17. 282 (1996)

Yasunaga 等人：“ADP 和磷酸盐在肌球蛋白包被表面上肌动蛋白纤维研究运动中的促进作用”J.Mus.Res Cell Motil.17。