平滑筋含有臓器にわたる興奮・収縮機構の特殊性普遍性の解明

平滑筋は体内の様々な臓器に分布し、多岐にわたる機能を受け持つ。種々の教科書で「平滑筋は、ミオシンの軽鎖がリン酸化されることで、細胞内Caによる収縮調節を受ける」と説明される。「多様性に富む全身の平滑筋収縮が、太いフィラメントへのリン酸化酵素制御だけで調節されるか？」と疑問に感じられる。研究代表者らは予備研究で、平滑筋でアクチン側の収縮制御に関与する可能性のあるトロポニンT (TnT)が、膀胱などの平滑筋組織に相当量発現することを見出し、一方、Ca 感受性蛍光タンパクのレシオ計測から、異なる臓器・組織の平滑筋サンプルで細胞内Ca 濃度を比較する技術を有する。そこで本研究では、多様性の根底にある張力発生メカニズムを、細いフィラメント・アクチン側での制御の可能性も含め探索する。組織臓器特異的な細胞内Ca濃度の維持・変動もレシオメトリックCa感受性蛍光タンパクで測定し、収縮の特徴及び含有される収縮タンパクの特徴と関連付ける。2022年度は特にレシオメトリックCa感受性蛍光タンパク・YC-Nano50を平滑筋に発現するトランスジェニックマウスを用いて、いろいろな平滑筋の細胞内Ca濃度を定量して比較したところ、平滑筋はどれも骨格筋に比べて低い傾向がみられた。さらに各平滑筋間でも差異が認められた。例えば、膀胱平滑筋の静止時細胞内Ca濃度は、調べた平滑筋の中で最も高く、腹壁骨格筋の80%程度であった。一方、胃の前庭部平滑筋や子宮平滑筋の静止時細胞内Ca濃度は、膀胱平滑筋の半分程度であった。さらに、結腸平滑筋組織では、近位部と中・遠位部で異なるCa活動パターンが観察されたが、静止時の細胞内Ca濃度はほとんど同じであった。中・遠位部では、伝搬性収縮複合体に相当するCa活動と収縮を記録することができた。1-2秒間隔での不完全テタヌスの収縮・弛緩は酵素以外の制御の可能性も示唆した。

平滑筋は体内の様々な臓器に分布し、多岐にわたる機能を受け持つ。種々の教科書で「平滑筋は、ミオシンの軽鎖がリン酸化されることで、細胞内Caによる収縮調節を受ける」と説明される。「多様性に富む全身の平滑筋収縮が、太いフィラメントへのリン酸化酵素制御だけで調節されるか？」と疑問に感じられる。研究代表者らは予備研究で、平滑筋でアクチン側の収縮制御に関与する可能性のあるトロポニンT (TnT)が、膀胱などの平滑筋組織に相当量発現することを見出し、一方、Ca 感受性蛍光タンパクのレシオ計測から、異なる臓器・組織の平滑筋サンプルで細胞内Ca 濃度を比較する技術を有する。そこで本研究では、多様性の根底にある張力発生メカニズムを、細いフィラメント・アクチン側での制御の可能性も含め探索する。組織臓器特異的な細胞内Ca濃度の維持・変動もレシオメトリックCa感受性蛍光タンパクで測定し、収縮の特徴及び含有される収縮タンパクの特徴と関連付ける。2022年度は特にレシオメトリックCa感受性蛍光タンパク・YC-Nano50を平滑筋に発現するトランスジェニックマウスを用いて、いろいろな平滑筋の細胞内Ca濃度を定量して比較したところ、平滑筋はどれも骨格筋に比べて低い傾向がみられた。さらに各平滑筋間でも差異が認められた。例えば、膀胱平滑筋の静止時細胞内Ca濃度は、調べた平滑筋の中で最も高く、腹壁骨格筋の80%程度であった。一方、胃の前庭部平滑筋や子宮平滑筋の静止時細胞内Ca濃度は、膀胱平滑筋の半分程度であった。さらに、結腸平滑筋組織では、近位部と中・遠位部で異なるCa活動パターンが観察されたが、静止時の細胞内Ca濃度はほとんど同じであった。中・遠位部では、伝搬性収縮複合体に相当するCa活動と収縮を記録することができた。1-2秒間隔での不完全テタヌスの収縮・弛緩は酵素以外の制御の可能性も示唆した。