平滑筋ミオシンのリン酸化による調節機構の遺伝子工学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680667
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 尾西 裕文 国立循環器病センター研究所, 循環器形態部, 室長 (80092542)
• Keywords: 平滑筋ミオシン / ATP加水分解 / モーター機能 / 活性中心 / 人工変異ミオシン

Research Abstract

1.年度に引き続いて、平滑筋ミオシン活性中心のイオン性架橋の役割について検討した。この架橋に関与するアルギニンおよびグルタミン酸残基を別のアミノ酸に置き換えた人工変異ミオシンを作成して、加水分解反応の変化を調べた。結果はアルギニンをアラニンやグルタミン酸に置き換えた時には、ヌクレオチド結合とそれに続く活性中心構造の変化を強く阻害したが、グルタミン酸をアラニンやアルギニンに置き換えた時には、ヌクレオチド結合とそれに続く構造変化は野生型と同じように起こるがそれに続く加水分解段階が特異的に阻害を受けることがわかった。その結果から、アルギニンとグルタミン酸はそれぞれ固有の役割を持ち、イオン性架橋形成はグルタミン酸の触媒反応に必要であるという反応機構を提出した。
2.ミオシンがアクチン繊維を一定方向に動かすためには、ATP加水分解エネルギーを力に変換する必要がある。ミオシンの重要な役割の一つは、ATP加水分解に共役してたんぱく質構造変化を起こして力を発生することである。そこで、ミオシンの様々な部位を人工的に変異し、どの部位がこの機能に重要であるかを検討した。その結果、ATP結合部位から長く伸びたα-ヘリックスとコンバーターの間をつなぐ結合が必要であるという結論に達した。この結合はイオン性架橋と疎水性結合から成るが、疎水性結合が特に重要であり、イオン性架橋は重要ではないことが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Onishi H, et al.: "Early stages of energy transduction by myosin : Roles of Arg in Switch I, of Glu in Switch II, and of the salt-bridge between them"Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99. 24. 15339-15344 (2002)