Examining the influence of the cross bridge behavior on the stretch-shortening cycle foucused on the configuration of myosin heads

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20KK0358
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Fukutani Atsuki 立命館大学, スポーツ健康科学部, 講師 (80722644)
• Project Period (FY): 2021 – 2023
• Keywords: ミオシン / アクチン / ミオシン制御軽鎖 / 蛍光標識

Outline of Final Research Achievements

Recently, it has been suggested that myosin exists in two different forms: one is called the ON state, which can interact with actin filaments, and the other is called the OFF state, which cannot interact with actin filaments. This transition is believed to be induced by mechanical stress applied to the myosin filament. If so, force enhancement by stretch-shortening cycle might be related to this ON-OFF transition. Therefore, we examined this using a specially-designed fluorescent probe that indicates the direction of the probe. We found that when the muscle fiber was stretched, the direction of myosin heads changed. This result suggests that more myosin heads entered the ON state due to the stretch.

Free Research Field

バイオメカニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来、筋収縮はカルシウムイオンによりアクチン側の抑制が解かれることで生じると考えられていたが、近年、ミオシン側にも制御機構があり、物理的にアクチンと結合可能なON状態と結合できないOFF状態が存在することが提唱された。本研究はこの新規の筋収縮制御機構が、反動動作による筋力増強にも関与しているのではないかと考え、筋細胞を対象として反動動作を模した動作を行っている時に、ミオシン制御軽鎖に貼付した蛍光標識からミオシンヘッドの角度を計測した。その結果、反動動作(伸張性収縮)によってより多くのミオシンヘッドがONになるというデータが得られ、この機構も反動動作による筋力増強に貢献していることが示唆された。