1989 Fiscal Year Annual Research Report
1nmの空間分解能で蛋白質分子の運動を追跡する光学顕微鏡システムの開発
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63880034
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
柳田 敏雄 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (30089883)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増子 正行 浜松ホトニクス(株), 研究員
宝谷 紘一 帝京大学, 理学部, 教授 (80025444)
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| Keywords | アクチン / ミオシン / 超微操作 / 張力ゆらぎ / 運動再構成系 |
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| Research Abstract |
アクチンフイラメントの超微操作を用いた張力ゆらぎ
一回のATPサイクルに一回の力学サイクルが結合していると、それに対応した大きな張力のゆらぎが観察されるはずである。しかし、筋線維を使うとそれには数百万といった非常に多数のミオシン頭部が含まれ個々の頭部由来の張力ゆらぎは平均化によりなまってしまう、また複雑な構造のためおそらく原理的にそれを検出するのは不可能である。そこで、ここではin vitro運動再構成系(Harada、et al、Nature、326、805ー、1987;Kishino、et.al、Nature、334、74ー、1988)において、10個程度のミオシン頭部が発生する張力ゆらぎを非常に高い感度で測定できるシステムを開発した(Yanagida、Biophys.J.55、193、1989)。
方法を簡単に説明すると、先に開発した単一アクチンフィラメント観察、操作用の倒立蛍光顕微鏡システムを用いて長さ100μm、直径約500nmまたはそれ以下のガラスマイクロニ-ドルで一本のアクチンフィラメントをとらえ、もう一方の端の極一部をミオシンをコ-トしたガラス表面に触れさす。張力はマイクロニ-ドルのたわみから測定する。マイクロニ-ドルの変位はその像を二分割のフォトダイオ-ドに投影し、それらフォトダイオ-ドの出力差から検出する。この差出力はニ-ドルの変位に非常に敏感で、1オングストロ-ムの変位も検出できた。また、非常に微小なニ-ドルを用いているので、粘性力、慣性力による影響が少なく時間分解能も約0.2ミリ秒であった。こうして、10個程度のミオシン頭部が発生する張力ゆらぎを非常に高感度で測定出来た。
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[Publications] Y.Harada: "The elementary process in the actomyosin energy transduction system." Muscle Energetics.Paul et al.(eds). 27-36 (1989)
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[Publications] A.Kishino: "Force measurements by micromanipulation of a single actin filament by glass needles." Nature. 334. 74-76 (1988)
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[Publications] T.Yanagida: "Minimum structural unit required for energy transduction in muscle" The molecular mechanism of muscle(H.Sugi&G.Pollack eds.)Plenum Press. 277-285 (1988)
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[Publications] Y.Harada: "Direct observation of molecular motility by light microscopy" Cell Motility and the Cytoskeleton. 10. 71-76 (1988)
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[Publications] 原田慶恵: "筋肉におけるエネルギ-変換の素過程" 生体の科学. 39. 110-114 (1988)
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[Publications] 柳田敏雄: "運動ー筋肉の収縮のメカニズム" 高校通信. 7. 1-4 (1988)
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[Publications] 柳田敏雄: "ノイズレベルの入力エネルギ-で作動する分子機械ー筋肉" 科学. 58. 477-485 (1988)
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[Publications] 柳田敏雄(分担): "生物物理のフロンティア" 培風館, 291 (1989)
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[Publications] 柳田敏雄(分担): "細胞増殖・細胞運動" 丸善, 251 (1989)
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[Publications] 柳田敏雄(分担): "細胞のバイオメカニクス" オ-ム社, (1990)
