生化学的に重要な部位をブロックしたミオシンのin vitro運動再構成系での解析

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03454555
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 平塚 寿章 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (30041825)
• Keywords: 筋収縮運動 / in vitro運動解析 / ミオシン

Research Abstract

筋収縮運動は、各々が筋タンパク質のミオシンとアクチンで構成されている二種類のフィラメントが互いに滑り合うことによって起きる。ミオシンはアクチンを結合するのみならず、アデノシン-5'-三-リン酸(ATP)を水解する酵素作用(ATPase)を合わせもち、この作用で得られる化学エネルギーを力学エネルギーに変換して筋肉を収縮させる。しかしながら、このエネルギー変換の分子機構については不明なことが多い。
in vitro運動再構成系を用いて筋収縮運動を解析する研究方法は、筋収縮運動に必須のミオシンとアクチンという要素だけを生体から抽出して運動系を再構成しているので、簡易に再現性良く運動を観察することができ、いろいろな条件下での筋収縮運動を定量的に解析できる。
ミオシンには、ATPase作用やアクチンとの結合に関与しているいくつかの“重要部位"があることが明らかになっている。しかしながら、ほとんど総ての“重要部位"については生化学的研究しか行われていない。従って、これらの“重要部位"が、筋収縮の分子機構を考える時に、真にミオシン分子に必須なものか否かについてはほとんど不明である。
本研究では、ミオシン頭部(S-1)の重要部位であるCys-707やCys-697を各々化学修飾試薬であるヨードアセトアミドフルオレセインと2-(4'-マレイミジルアニリノ)ナフタレン-6-スルホン酸でブロックしたミオシンについて運動解析を行った。どちらのミオシンも運動が完全に阻害された。しかしながら、この阻害の理由は、用いた化学修飾試薬のサイズが大きいことによる可能性も考えられた。そこで、Cys-707をサイズの小さな試薬でブロックする方法を検討した。数種類の試薬を検討した結果、4-(アミノスルホニル)-7-フルオロ-2,1,3-ベンゾキサジアゾールが最適であることがわかった。今後この試薬を用いてミオシンをブロックし、運動解析を行いたい。

Research Products

• [Publications] Toshiaki Hiratsuka: "Specific Labeling of Cys-707 in Myosin ATPase with a Fluorophore Directly Linked to the Sulfur Atom to Monitor Structural Changes in the Immediate Vicinity of the Thiol" Journal of Biological Chemistry. (1993)
• [Publications] Toshiaki Hiratsuka: "Reactive Thiols Cys-707(SHI)and Cys-697(SH2)in Myosin ATPase Behave in Opposite Manner upon Binding and Hydrolysis of ATP" Journal of Biological Chemistry. (1993)