分子標識・重原子標識を用いたクライオ電子顕微鏡法による筋収縮機構の研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61065001
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 若林 健之 東大, 理学部, 助教授 (90011717)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須藤 和夫 東大, 理学部, 助手 (20111453)
• Keywords: クライオ電子顕微鏡 / 分子標識法 / 重原子標識法 / 筋肉収縮 / 三次元再構成 / 立体構造

Research Abstract

通常の電子顕微鏡法では動的構造変化を刻々追跡することは困難であり、これまでATP不在下でのいわゆる硬直複合体の静的構造解析を行ってきた。これまでの研究で、ミオシン分子がアクチン分子と結合している箇所を立体的に決定し、また「ミオシン頭部の主軸は力を出した後では筋肉長軸にほぼ垂直である」事を示した。我々のこの主張は、スピンラベル、蛍光法など他の研究法による結果によっても支持され、国際的に受け入れられるに至っている。しかし、現段階ではクロスブリッジがアクチンと反応してどのような分子変化が起こして収縮が起こるのか、その分子的基本メカニズムは解かれておらず、制御のメカニズムも不詳である。
新しい分子メカニズムを提出するためには動的反応を追跡でき、かつ分子レベルでの構造の詳細を明らかに出来る研究法が必須であり、また構造全体を解くだけでなく、機能上の重要な部位を狙い撃ち的に明らかに出来る構造解析法が、筋肉のような巨大分子の構造研究には重要である。このような要求に答えられる研究法として分子標識法を用いたクライオ電顕法がある。分子標識法の基礎固めとして我々は、低角回転シャドウ法によりミオシン頭部にある反応性の高いSH残基(SH1)、ミオシン軽鎖3のCys177、ATP結合部位などの部位を約3nm程度の精度で決定している。クライオ電顕法では生体の構造を水和を保ったまま無染色・無処理でいわば「生の状態」で観察でき、急速凍結を併用するので時間分解能をもつ。
既にクライオウルトラミクロトーム、NdYAGレーザー等が設置され、クライオ電子顕微鏡が納入されつつある。

Research Products

• [Publications] K.Sutoh;K.Yamamoto;T.Wakabayashi: Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.83. 212-216 (1986)
• [Publications] K.Maruyama;S.Kimura;K.Yamamoto;T.Wakabayashi;T.Suzuki: Biomedical Research,. 6. 423-427 (1986)
• [Publications] K.Hitaka;T.Nakamura;E.Kaneko;H.Onishi;T.Wakabayashi: J.Biol.Chem.,. 567. 1234-1238 (1986)
• [Publications] M.Tokunaga;M.Suzuki;K.Saeki;T.Wakabayashi: J.Mol.Biol.193. (1987)