1993 Fiscal Year Annual Research Report

遺伝子改変収縮蛋白を用いた分子超微細構造に基づく筋収縮機構の研究

Research Project

Project/Area Number	02102009
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	若林健之東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011717)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	須藤和夫東京大学, 教養学部, 助教授 (20111453)
Keywords	筋肉 / 収縮 / 三次元像再構成 / アクチン / ミオシン / 遺伝子改変 / 電子顕微鏡 / 滑り運動
Research Abstract	部位特異的重原子標識電子顕微鏡法のためにディクチオ型粘菌のミオシン遺伝子に部位特異的変異を導入し重鎖のN端付近にシステインを導入し、ディクチオ型粘菌で発現させ、Undecagold-monomaleimideで標識し、その位置を三次元的に決定することに成功した。この構造情報は、アクチンとミオシンのX線構造デ-タと電子顕微鏡からの三次元再構成デ-タを比較する上で重要なものである。重鎖の軽鎖結合部位であるC端部分を削り取ると発現量が増え、数mgの変異ミオシンを精製できたことも、この成功にとって重要であった。このミオシンはATP分解活性やアクチン結合能は保たれており、アクチンの滑り運動や張力発生を起こす能力もあった。そこで、ミオシンの機能にとって、軽鎖および軽鎖結合部位は必須ではないとの重要な結論を得た。収縮しつつある筋肉のクロスブリッジを、筋肉の長軸方向から観察することに成功した。収縮中のクロスブリッジは、細長く伸びており、多様な曲がりかたをしており柔軟性をもつようにみえ、これまでに知られている硬直状態のものと異なっており、新しい構造をとっていることが見いだされた。ミオシンはフィラメントを形成すると、二方向性をもっているが、いずれの方向でもアクチンフィラメントと相互作用出来る事は既に知られているが、我々は、順方向と逆方向で速度が異なるのは、ミオシン分子自身の性質であることを見い出した。これは滑り運動の分子的機構を考察する際に、重要な鍵を与える。ディクチオ型粘菌の新しい選択マ-カ-としてブラスティシヂン耐性マ-カ-を持つものを開発した。ディクチオ型粘菌のアクチン遺伝子を改変し、滑り能力の変化を調ベた。アスパラギン酸24/25およびグルタミン酸99/100をヒスチヂンに変えると、滑り運動を起こせなくなることを見い出した。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] A.Yamada & T.Wakabayashi: "Movement of actin away from the center of reconstituted rabbit myosin filament is slower than in the opposite direction" Biophysical J.64. 565-569 (1993)
[Publications] M.Johara et al.: "Charge-reversion mutagenesis of Dictyostelium actin to map the surface recognized by myosin during ATP-driven sliding motion" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90. 2127-2131 (1993)
[Publications] K.Sutoh: "A Transformation Vector for Dictyostelium discoideum with a New Selectable Marker bsr" Plasmid. 30. 150-154 (1993)
[Publications] K.Sutoh: "Identification of actin surface interacting with myosin during the actin-myosin sliding" Adv.Exp.Med.Biol.332. 241-245 (1993)
[Publications] K.Hirose & T.Wakabayashi: "Structural change of crossbridges of rabbit skeletal muscle during isometric contraction" J.Muscle Res.Cell Motil.14. 432-445 (1993)
[Publications] S.Itakura et al.: "Force-Generating Domain of Myosin Motor" Biochem.Biophys.Res.Commun.196. 1504-1510 (1993)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

遺伝子改変収縮蛋白を用いた分子超微細構造に基づく筋収縮機構の研究

Principal Investigator

若林 健之 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011717)

Research Products

[Publications] A.Yamada & T.Wakabayashi: "Movement of actin away from the center of reconstituted rabbit myosin filament is slower than in the opposite direction" Biophysical J.64. 565-569 (1993)

[Publications] M.Johara et al.: "Charge-reversion mutagenesis of Dictyostelium actin to map the surface recognized by myosin during ATP-driven sliding motion" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90. 2127-2131 (1993)

[Publications] K.Sutoh: "A Transformation Vector for Dictyostelium discoideum with a New Selectable Marker bsr" Plasmid. 30. 150-154 (1993)

[Publications] K.Sutoh: "Identification of actin surface interacting with myosin during the actin-myosin sliding" Adv.Exp.Med.Biol.332. 241-245 (1993)

[Publications] K.Hirose & T.Wakabayashi: "Structural change of crossbridges of rabbit skeletal muscle during isometric contraction" J.Muscle Res.Cell Motil.14. 432-445 (1993)

[Publications] S.Itakura et al.: "Force-Generating Domain of Myosin Motor" Biochem.Biophys.Res.Commun.196. 1504-1510 (1993)

若林健之東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011717)