生体分子モーター系における分子シンクロナイゼーションの解明

阐明生物分子运动系统中的分子同步

基本信息

批准号：
11167280
负责人：
石渡信一
金额：
$ 16.7万
依托单位：
Waseda University
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

SPOC(自発的振動収縮)は外部力学刺激に同調する:骨格筋筋原線維(ウサギ腸腰筋をグリセリン処理して調製;長さ数十μm、太さ数μm)の両端をガラス微小針に固定したのち、SPOC条件にし自発的な振動(SPOC)を生じさせる。一方のガラス針は柔らかく、これの撓みから発生張力とその振動を記録することができる。もう一方の硬い針にはピエゾ素子が装着されていて、任意の波形で筋原線維の長さを変えることができる。そこで、半筋節あたり10nm(分子モーターのサイズ)程度のステップで長さを急激に変動したところ、これにシンクロして全ての筋節が一斉に伸びること、したがって外部力学刺激に対して長さ振動がシンクロすることが分かった。しかも、自発的には振動していない条件(ATP、ADP、Pi共存、Caイオン非共存というSPOC溶液条件から無機リン酸Piイオンを除去し、ADPの添加によって収縮条件にしたもの)で硬い針を振動させたところ、これにシンクロして筋原線維が振動することも見出された。これらの結果は、分子モーターという力学酵素における力と酵素活性とのカップリングの本質を捉えたものと考えられる(論文準備中)。キネシン分子モーターの"歩く"仕組み:我々が開発した温度パルス顕微鏡法を用いて、キネシンの歩行速度に対する温度の効果を従来の温度領域を越えて50℃まで測定し、このような高温においても短時間であれは酵素活性は正常に保たれていることが明らかになった。さらに、キネシンと微小管との1分子結合力を計測し、微小管のプラス端側に負荷を加える方がマイナス端側に負荷を加えるよりも破断力が小さいこと、その際の見かけのADP結合能が前者の方が大きいことが分かった。このことは、酵素活性が負荷の向きに依存することを意味し、キネシンという力学酵素の本質が明らかになった(論文準備中)。

SPOC（自发的振动收缩）对外部机械刺激进行调节：将骨骼肌肌纤维的两端固定后（通过甘油对兔iliopsoas肌肉的处理制备；在长度上进行了几十亿μm，在厚度上几英镑）将玻璃微米条件（SPOC）施加到生产中，将其应用于生产性vibrations（Spoc）。其中一个玻璃针很软，可以记录其挠度和振动产生的张力。另一个硬针中有一个压电元件，使肌原纤维的长度在任何波形中都变化。因此，当长度在每半石棺的步骤中突然在约10 nm（分子运动的大小）的步骤中波动时，发现所有石棺都与此同时扩展，因此长度振动与外部机械刺激同步。此外，还发现，当硬针在没有自发振动的条件下振动时（从SPOC溶液条件中除去了无机PI磷酸盐的条件，例如ATP，ADP，PI共存和CA离子，并未共存，并且通过添加Adp Adp vibrils vibrils Incyed Incyed Incy Incyed Incemist Incemist Incectioncessistence and Pi phosphate。这些结果被认为可以捕获力和酶活性在称为分子电机的动态酶（制备）中的酶活性的本质。运动蛋白分子运动的“行走”：使用我们开发的温度脉冲显微镜，测量温度对运动蛋白步行速度的影响，最高为50°C，超过了常规温度范围，即使在很短的时间内，酶活性即使在如此高的温度下，酶活性也保持正常。此外，测量了一个分子在驱动蛋白和微管之间的结合力，发现在微管的正端上施加载荷具有较小的断裂力，而不是在微管的负端上施加载荷，并且这时明显的ADP结合能力在前者中更大。这意味着酶活性取决于负载的方向，从而揭示了动态酶驱动蛋白的本质（为论文准备）。