サルコメアは回転トルクを生み出すか？

生物の基本単位である細胞にとって、「力」はさまざまな動的機能の遂行に必須である。細胞内の「力」の発生装置でも、最も効率的でかつ広範に使用される装置の一つが、アクトミオシンである。本システムは、細胞が分裂する際の分裂溝の陥入や、細胞外基質への接着、そして細胞遊走といった細胞単位での動的機能に必須であるだけでなく、収縮に特化した筋細胞では規則正しいサルコメア構造をとることで、効率的に強い収縮力を得ることが出来、運動から呼吸・循環といった個体としての生命機能の本質を担っている。このアクトミオシンの相互作用は、アクチン線維の長軸方向に沿った強い収縮力を発生するのとは別に、アクチン線維軸回りのトルクをも生み出すことが示されている。これはアクチン線維の右巻き二重らせん状構造というキラリティに由来する。しかし、アクチン線維とミオシン線維が規則正しく配列した横紋筋サルコメアでは、アクチン線維はZ線を挟んで対称性に互いに反対方向を向いて位置するため、サルコメアにおける正味の回転トルクは打ち消されてしまう。その結果、サルコメア全体としては長軸方向の収縮力だけを生み出す。しかしながら、ある特定の条件下において回転トルクが解消されない場合には、一方向性のねじれを生じる可能性が想定される。本研究では、生体内におけるサルコメアの回転トルクが解消されない場面の探索をすすめ、その生理的場面における回転トルクの意義の解明を目指している。

生物の基本単位である細胞にとって、「力」はさまざまな動的機能の遂行に必須である。細胞内の「力」の発生装置でも、最も効率的でかつ広範に使用される装置の一つが、アクトミオシンである。本システムは、細胞が分裂する際の分裂溝の陥入や、細胞外基質への接着、そして細胞遊走といった細胞単位での動的機能に必須であるだけでなく、収縮に特化した筋細胞では規則正しいサルコメア構造をとることで、効率的に強い収縮力を得ることが出来、運動から呼吸・循環といった個体としての生命機能の本質を担っている。このアクトミオシンの相互作用は、アクチン線維の長軸方向に沿った強い収縮力を発生するのとは別に、アクチン線維軸回りのトルクをも生み出すことが示されている。これはアクチン線維の右巻き二重らせん状構造というキラリティに由来する。しかし、アクチン線維とミオシン線維が規則正しく配列した横紋筋サルコメアでは、アクチン線維はZ線を挟んで対称性に互いに反対方向を向いて位置するため、サルコメアにおける正味の回転トルクは打ち消されてしまう。その結果、サルコメア全体としては長軸方向の収縮力だけを生み出す。しかしながら、ある特定の条件下において回転トルクが解消されない場合には、一方向性のねじれを生じる可能性が想定される。本研究では、生体内におけるサルコメアの回転トルクが解消されない場面の探索をすすめ、その生理的場面における回転トルクの意義の解明を目指している。