鞭毛運動機構の研究ー微小操作法を用いた「9+2」構造の機能的意義の解明

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03640596
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 真行寺 千佳子 東京大学, 理学部, 助手 (80125997)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 景一 東京大学, 理学部, 名誉教授 (40011481)
• Keywords: 鞭毛運動 / 微小管 / 滑り速度

Research Abstract

「9+2」構造は,真核生物の鞭毛・繊毛全般に見られるconservativeな構造であるにもかかわらずその機能的意義は明らかではない。鞭毛や繊毛の運動は,周辺小管の滑り運動に基づくものであるが,多くの鞭毛では,この滑り運動から平面的な波が形成される。本研究では,ウニ精子の頭部に強制的に振動を加える実験を行い,その鞭毛波形および屈曲面の解析から,9+2構造における微小管滑り速度の制御および平面波形成の機構を解明することを試みた。除膜後ATPで再活性化したウニ精子の頭部をガラス微小ピペットで吸引して保持し,そのピペットにさまざまな周波数で振動を加え,さらにさまざまな速度で振動の面を変化させた.この時の鞭毛運動の波形を記録・解析した.高塩濃度処理により外腕を取り除き,内腕だけになった鞭毛について,1 mM ATP溶液中で実験を行い,振動の周波数を変えたときの鞭毛波形を解析し,その時の微小管滑り速度を鞭毛打頻度と屈曲角度との積の2倍として求めた.滑り速度の変化を検討した結果,内腕を除いた場合も除かない場合も振動を与えないときの鞭毛打頻度より振動数が低いときには,振動数の減少とともに速度も減少するのに対し,振動数が振動前の鞭毛打頻度より高い場合には振動数を増しても滑り速度はほとんど一定であった。この結果は,鞭毛運動中の微小管滑り速度は,ATP濃度のみによって一義的に決定されないことを示す。また,内腕は基本的な鞭毛運動の性質を担っている可能性を示唆する.

Research Products

• [Publications] Eshel,D.: "The phase of sperm flagellar beating is not conserved over a brief imposed interruption." Exp.cell Res.202. 552-555 (1992)
• [Publications] Shingyoji,C.: "Effect of imposed head vibration on the stability and waveform of flagellar beating in sea urchin spermatozoa." J.Exp.Biol.156. 63-80 (1991)
• [Publications] Shingyoji,C.: "Rotating the plane of imposed vibration can rotate the plane of flagellar beating in sea-urchin sperm without twisting the axoneme." J.cell Sci.98. 175-181 (1991)
• [Publications] Takahashi,K.: "Polarity in spontaneous unwinding after prior rotation of the flagellar beat plane in sea-urchin spermatozoa." J.Cell Sci.98. 183-189 (1991)
• [Publications] Eshel,D.: "Evidence for an inequality in the forces that generate principal and reverse bends in sperm flagella." J.Cell Sci. 100. 213-218 (1991)