生体分子エンジン素過程の高速顕微画像解析システムの開発

生物分子发动机基本过程高速显微图像分析系统开发

基本信息

批准号：
07558227
负责人：
石渡信一
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至 1997
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07558227/
关键词：
高速顕微画解析システム温度パルス顕微鏡法アクチンミオシン系微小管-キネシン系ミオシン分子モーターキネシン分子モーター滑り運動系生体分子モーター顕微画像解析レーザー光ピンセットアクトミオシン分子モーター硬直結合高速顕微画像解析システム温度パルス顕微鏡

项目摘要

(1)温度パルス顕微鏡法(*)に高速顕微画解析システムを組み合わせ、温度の上昇・下降速度を画像解析したところ、緩和時間は、上昇・下降ともに約6msであることが分かった。一方ガラス表面に直径10μmの円状に金属(アルミ)を蒸着し、その部分に赤外光を照射することによって蒸着金属面を熱源とする温度パルス法では、温度分布の再現性は第一の方法に比べて高いが、緩和時間は数十msと遅かった。そこで第一の方法をアクトミオシンモーターの滑り運動系に応用し、温度上昇と滑り運動との関係を解析したところ、約6ms遅れて滑り運動が始まることが分かった。この時間遅れがモーターのどのような状態に対応するかの解明は、今後解決すべき問題として残された。主要な結果は論文としてまとめ、現在投稿中である。(*):光学顕微鏡の試料面に撒かれた金属粉末の塊(5μm程度の大きさ)に赤外レーザー光(波長約1μm)を照射し、この金属塊を熱源として半径約数十μmにわたって同心円状の温度分布を得る方法。(2)さらに温度パルス顕微鏡法を、アクチンミオシン系だけでなく微小管-キネシン系に応用した。その結果、18℃から約40℃に上昇すると、滑り速度は約0.4μm/sから約4.0μm/sへと上昇した。4.0μm/sという滑り運動は、これまで知られていたキネシン分子モーターの滑り速度の数倍にも達する。キネシン分子モーターの機能は、ミオシン分子モーターに比べて温度に対して弱いことも分かった。また、キネシン分子モーターは一分子でも滑り運動をすると言われているが、我々は一分子のレベルでも、キネシンの滑り運動機能が熱的に励起されることを確認した。従って、滑り運動機能の熱励起の研究は、温度パルス顕微鏡法と、高速カメラの組み合わせによって初めて可能になることが確認された。

（1）当使用温度脉冲显微镜（*）和高速显微分析系统的组合来图像温度上升和下降速度的图像分析时，发现升高和下降的弛豫时间约为6ms。另一方面，在温度脉冲方法中，金属（铝）以圆形形状沉积，直径为10μm，在玻璃表面上直径为10μm，并在部分上用红外光照射，与第一种方法相比，温度分布可再现，但是在MS的几十千万中，弛豫时间很慢。因此，将第一种方法应用于Actomyosin Motor的滑动运动系统，并分析了温度上升和滑动运动之间的关系，发现滑动运动在大约6ms后开始。澄清这段时间延迟与电动机相对应的澄清仍然是一个需要解决的问题。主要结果是作为论文编辑的，目前正在提交。（*）：一种将红外激光（大约1μm波长）辐射到一块金属粉末（大约5μm）中的方法，分布在光学显微镜的样品表面上，并使用该金属块作为热源，一种在大约几吨μm的半径上获得同心温度分布的方法。（2）此外，温度脉冲显微镜不仅应用于肌动蛋白肌球蛋白系统，还应用于微管 - 运动蛋白系统。结果，当温度从18°C上升到约40°C时，滑动速度从约0.4μm/s增加到约4.0μm/s。 4.0μm/s的滑动运动达到了先前已知的驱动蛋白分子运动的滑动速度几倍。还发现，驱动蛋白分子运动的功能比肌球蛋白分子运动型弱。还可以说，即使是一个驱动蛋白分子电动机也会引起滑动运动，但是我们已经证实，驱动蛋白的滑动运动功能在一个分子的水平上受到热激发。因此，已经证实，只有通过温度脉冲显微镜和高速相机的组合，才能使滑动运动功能的热激发研究成为可能。