クレアチンリン酸エネルギー・シャトル説の^<31>P-NMR法による検討

使用^31P-NMR方法检验磷酸肌酸能量穿梭理论

• 批准号: 63617510
• 负责人: 吉崎 和男
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto Prefectural University of Medicine
• 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: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63617510/
• 关键词: クレアチンリン酸; クレアチン・キナーゼ; ATP; エネルギー; シャトル; NMR; 拡散; 筋肉

1.^<31>P-NMR飽和移動法を用いてカエル骨格筋のクレアチンキナーゼ(CPK)反応のフラックスを求めると3.6mM/Sとなった。この値は静止筋の酸素消費量から求めたATPの回転速度よりも大きく、CPK反応は細胞内で平衡であり、その平衡定数からADP濃度を計算すると33uMとなった。2.^<31>P-NMRパルス磁場勾配法を用いてカエル骨格筋におけるATPの拡散係数を測定すると、分子量の小さいクレアチンリン酸(PCr)の方が1.4倍大きい。従って、細胞内でのエネルギー輸送には拡散速度の大きいPCrの方が有利である。3.^<31>P-NMR連続スペクトル走査法を開発し筋線維に沿ったリン化合物の濃度およびCPK反応のフラックスを求めるとほぼ一定であった。4.以上の結果からPCrエネルギー・シャトル説について検討した。(1)CPK反応のフラックスとその反応の基質の濃度から、基質分子がCPK反応に至るまでの時間を求めると、最も濃度の低いADP分子が最も短く9msとなる。酵素の反応時間は報告されている最大反応速度より見積ると1msとなるので、ADP分子の拡散時間は8msとなる。(2)ADPの拡散係数をATPと同じであるとすると、ADP分子がCPK反応に至るまでの間に拡散できる距離は1.8μmとなる。脳や平滑筋ならびに心臓についても報告されているCPK反応のフラックスからADP分子の拡散距離を求めると、2〜4μmとなる。筋原線維の太さは1μmであるから、筋原線維とミトコンドリアとが交互に配列する心筋細胞などでは、ADP分子はCPK反応を介することなく両部位に到達できる。(3)従って、PCrによるエネルギー・シャトル説は必要不可欠ではない。しかし、筋収縮などでATPが消費されても直ちにCPK反応によってATP濃度は一定に保たれることから、実際には筋細胞内エネルギー輸送は拡散係数の大きいPCrによって行われていると考えられる。

1. ^ < 31 > P - NMR saturation を moving with い て カ エ ル skeletal muscle の ク レ ア チ ン キ ナ ー ゼ (CPK) against 応 の フ ラ ッ ク ス を o め る と 3.6 mM/S と な っ た. こ の element numerical は static muscle の acid consumption か ら o め た ATP の back planning speed よ り も big き く, CPK 応 は で balance in cells で あ り, そ の equilibrium constant か ら を ADP concentration calculation す る と 33 um と な っ た. 2. ^ < 31 > P - NMR パ ル ス magnetic hooks with method を い て カ エ ル skeletal muscle に お け る ATP の company, dispersion coefficient を す る と, small molecular weight の さ い ク レ ア チ ン リ ン acid (PCr) の party が 1.4 times as big as き い. 従 っ て, intracellular で の エ ネ ル ギ ー conveying に は company spread speed の big き い PCr の が で benefit あ る. 3. ^ < 31 > P - NMR even 続 ス ペ ク ト ル go check method を open 発 し muscle line d に along っ た リ の ン concentrations お よ び CPK anti 応 の フ ラ ッ ク ス を o め る と ほ ぼ certain で あ っ た. 4. The above <s:1> results エネ らPCrエネ ギ ギ ギ シャト · シャト シャト say に シャト て検 て検 て検 て検 て検 ask for た た. (1) the CPK anti 応 の フ ラ ッ ク ス と そ の anti 応 の substrate concentration の か ら, matrix molecules が CPK 応 に to る ま で の time を め る と, most も concentration の low molecular が い ADP and short も く 9 ms と な る. Enzyme の 応 time は report さ れ て い る maximum anti 応 speed よ り see product る と 1 ms と な る の で, ADP molecular の company, scattered time は 8 ms と な る. (2) the ADP の company, dispersion coefficient を ATP と with じ で あ る と す る と, ADP molecular が CPK anti 応 に to る ま で の に between company, scattered で き は る distance 1.8 mu m と な る. 脳 や smooth muscle な ら び に heart viscera に つ い て も report さ れ て い る CPK anti 応 の フ ラ ッ ク ス か ら ADP molecular の company spread distance を o め る と, 2 ~ 4 microns と な る. Reinforced the original line d の too さ は 1 mu m で あ る か ら, the original line d と ミ ト コ ン ド リ ア と に が interaction with column す る heart muscle cells な ど で は, ADP molecular は CPK anti 応 を interface す る こ と な く struck parts arrive に で き る. (3)従って, PCrによるエネ ギ ギ ギ · シャト シャト say that 従って is necessary and cannot be lacking in で で な な 従って. し か し, jin 収 shrinkage な ど で ATP が consumption さ れ て も straight ち に CPK anti 応 に よ っ て ATP concentration は certain に protect た れ る こ と か ら, be interstate に は muscle cells エ ネ ル ギ ー conveying は company, dispersion coefficient の big き い PCr に よ っ て line わ れ て い る と exam え ら れ る.

项目成果

吉崎和男: 第27回NMR討論会講演要旨集. 283-286 (1988)

吉崎一夫：第 27 届 NMR 研讨会摘要 283-286 (1988)。

K.Yoshizaki: Japanese Journal of Physiology. 37. 923-928 (1987)

K.Yoshizaki：日本生理学杂志。

K.Yoshizaki: J.Physiol.Soc.Japan. 50. 330 (1988)

K.Yoshizaki：J.Physiol.Soc.Japan。

吉崎和男: 重点領域研究バイオエナジエテイックス研究成果報告書. 98-99 (1988)

Kazuo Yoshizaki：优先领域研究生物能学研究结果报告98-99（1988）。

吉崎和男: "in vivo NMRスペクトル 高分解能NMR-基礎と新しい展開" 東京化学同人, 213-227 (1987)

Kazuo Yoshizaki：“体内 NMR 谱：高分辨率 NMR - 基础知识和新发展”Tokyo Kagaku Doujin，213-227 (1987)