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マイクロマシンとしての筋フィラメント滑り機構の動的特性に関する総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 05305007
研究種目

総合研究(A)

配分区分補助金
研究分野 広領域
研究機関帝京大学

研究代表者

杉 晴夫  帝京大学, 医学部, 教授 (20082076)

研究分担者 須藤 和夫  東京大学, 教養学部, 助教授 (20111453)
菅 弘之  岡山大学, 医学部, 教授 (90014117)
三枝木 泰丈 (三枝木 秦丈)  鶴見大学, 歯学部, 助教授 (20046113)
石渡 信一  早稲田大学, 理工学部, 教授 (10130866)
山田 和廣  大分医科大学, 教授 (20053027)
茶圓 茂  帝京大学, 医学部, 講師 (60142452)
山田 武範  帝京大学, 医学部, 助教授 (50027330)
研究期間 (年度) 1993 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
20,200千円 (直接経費: 20,200千円)
1995年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
1994年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1993年度: 10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
キーワード筋収縮 / 筋フィラメント / アクトミオシン / Santan-clothing
研究概要

平成5〜7年度にわたる本研究の主な研究成果は以下のように要約される。
1.Caged ATP光分解法によるアクチン・ミオシン間の単位滑り距離の測定:山田、杉らは単一グリセリン筋線維を、caged ATPのレーザー光分解により筋線維内のミオシン分子の数と等しいATP分子を放出させることにより活性化し、その結果起こる力学反応を解析した。この結果、単位滑り距離は等尺性条件下で約10nmであることが示された。
2.遺伝子工学的手法によるミオシンモータードメインの構造と機能の解明:須藤らは細胞性粘菌を材料としてミオシン重鎖のうち760個のアミノ酸残基からなるフラグメントを作製し、このフラグメントがアクチンフィラメントと反応して滑り力を発生しうることを示した。また須藤、杉らはミオシンのサブフラグメント2(S-2)部のアミノ酸残基の一部が欠失したミオシンを発現させ、S-2欠失ミオシンとアクチンフィラメント間の滑り速度が対照に比して減少することを示した。
3.単分子操作技法の発展:木下らは蛍光色素をATPあるいはアクチン分子に結合させ、個々の分子の動的挙動を蛍光顕微鏡下に観察記録する方法を開発した。また安藤らは原子力間顕微鏡と蛍光顕微鏡を組み合わせることにより、アクチン・ミオシン間の反応を単分子レベルで動的に記録解析する方法を開発した。
4.Caged Ca^<2+>光分解法による筋線維の化学機構エネルギー変換効率の測定:杉らは単一グリセリン筋線維をミオシン頭部と同数のATP分子存在下にcaged Ca^<2+>により活性化し、力学的反応を記録した。一方筋線維のATP消費量は収縮中の筋線維を急速に張力ゼロのレベルに弛めた後の張力の再上昇により測定した。実験結果は筋線維の化学機械エネルギー変換効率が個々のミオシン頭部レベルで大幅に変化することを示している。

報告書

(4件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (35件)

  • [文献書誌] Yamada,T.,Abe,O.,Kobayashi,T.& Sugi,H: "Myofilament sliding per ATP molecule in rabbit muscle fibres studied using laser flash photolysis of caged ATP" Journal of Physiology. 466. 229-243 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sugi,H.,Oiwa,K.& Chaen,S.: "Dependence of the work done by ATP-induced actin-myosin sliding on the initial baseline force" Advances in Experimental Medicine and Biology,ed.by.Sugi,H.& Pollack G.H.332. 303-311 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Chaen,S.,Inoue,J.& Sugi,H.: "The force-velocity relationship of the ATP-dependent actin-myosin sliding causing cytoplasmic streaming in algal cells" Journal of Experimenatal Biology. 198. 1021-1027 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishizaka,T.,Yagi,T.,Tanaka,Y.& Ishiwata,S.: "Right-handed relation of an actin filament in an in vitro motile system" Nature. 361. 269-271 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamamoto,T.et al.: "Determination of electrostatic potential around specific locations on the surface of actin by diffusion-enhanced fluorescence energy transfer" Journal of Molecular Biology. 241. 714-731 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fisher,A.J.et al.: "X-ray structure of the myosin motor domain of Dictyostelium discoideum complexed with Mg・ADP・Bef and Mg・ADP・ALF4" Biochemistry. 34. 8960-8972 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sugi,H.& Pollack,G.H.: "Mechanism of Myofilament Sliding in Muscle Contraction" Plenum,New York, 866 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 杉 晴夫,斉藤 望,佐藤昭夫: "運動生理学" 南江堂、東京, 121 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamada, T., Abe.O., Kobayashi T.& Sugi, H.: "Myofilament sliding per ATP molecule in rabit muscle fibers studied using laser flash photolysis of caged ATP." Journal of Physiology. 466. 229-243 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sugi, H., Oiwa, K.& Chaen, S.: "Dependence of the work done by ATP-nduced actin-myosin sliding on the initial baseline force" Advances in Experimental Medicine and Biology. 322. 303-311 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Chaen, S., Inoue, J.& Sugi, H.: "The force-velocity relationship of the ATP-dependent actin-myosin sliding causing cytoplasmic streaming in algal cells." Journal of Experimental Biology. 198. 1021-1027 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nishizaka, T., Yagi, T., Tanaka, Y.& Ishiwata, S.: "Right-handed rotation of an actin filament in an in vitro motile system." Nature. 361. 269-271 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Itakura, S., Yamakawa, H., Toyoshima, Y., Ishijima, A., Kojima, T., Harada, Y., Yanagida, T., Wakabayashi, T.& Sutoh, K.: "Force-generating domain of myosin motor" Biochemical and Biophysical Research Communication. 196. 1504-1510 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fisher, A.J., Smith, C.A., Thoden, J., Smith, R., Sutoh, K., Holden, H.M.& Rayment, I.: "X-ray structure of the myosin motor domain of Dictyostelium discoideum complexed with Mg・ADP・BeF and Mg・ADP・ALF4." Biochemistry. 34. 8960-8672 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamamoto, T., Nakayama, S., Kobayashi N., Munekata, E.& Ando, T.: "Determination of electrostatic potential around specific locations on the surface of actin by diffusion-enhanced fluorescence energy transfer." Journal of Molecular Biology. 241. 714-731 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sugiura, S. et al.: "Force-velocity relations of rat cardiac myosin isozymes sliding on algal cell actin cables in vitro" Biochimica et Biophysica Acta. 1231. 69-75 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Chaen, S. Inoue, J. & Sugi, H.: "The force-velocity relationship of the ATP-dependent actin-myosin sliding causing cytoplasmic streaming in algal cells" Journal of Experimental Biology. 198. 1021-1027 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Katayama, E., Scott-Woo, G. & Ikebe, M.: "Effect of caldesmon on the assembly of smooth muscle myosin" Journal of Biological Chemistry. 270. 3919-3925 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Onishi, H. et al.: "Functional chicken gizzard heavy meromyosin expression in and purification from baculovirus-infected insect cells" Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. 92. 704-708 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Watanabe, S. et al.: "Temperature acclimation induces light meromyosin isoforms with different primary structures in carp fast skeletal muscle" Biochemical and Biophysical Research Communications. 208. 118-125 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Kagawa, K. Horiuti, K. & Yamada, K.: "BDM compared to Pi and low Ca^<2+> in the cross-bridge reaction initiated by flash photolysis of carged ATP" Biophysical Journal. 69. 2590-2600 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Oishi,N.&Sugi,H.: "In vitro ATP-dependent F-actin sliding on myosin is not influenced by substitution or removal of bound nucleotide." Biochimica et Biophysica Acta. 1185. 346-349 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Miyata,H.&Kinosita,K.: "Transformation of actin-encapsulating Iiposomes by cytochalasin D and accompanying change in alignm ent of actin filaments." Biophysical Journal. 67. 922-928 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Wakabayashi,K.et al.: "X-ray diffraction evidence for the extensibility of actin and myosin filaments during muscle contraction." Biophysical Journal. 67. 2422-2435 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Miyata,H.et al.: "Stepwize motion of an actin filament over a small number of heavy meromyosin molecules in an in vitro motility assay" Journal of Biochemistry. 115. 644-647 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Komatsu,H.&Tawada,K.: "Trinitrophylation of the reactive lysine residue in double -headed myosin in the presence of PPi." Journal of Biochemistry. 115. 1190-1196 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Chaen,S.et al.: "The force-velocity relationship of the ATP-dependent action-myosin sliding causing cytoplasmic streaming in algal cells." Journal of Experimental BIology. 198(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 杉晴夫.斎藤望.佐藤昭夫: "運動生理学" 南江堂, 117 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Yamada,T.,Abe,O.,Kobayashi,T.and Sugi,H.: "Myofilament sliding per ATP molecule In rabbit muscle fibres studied using laser flash photolysis of caged ATP" Journal of Physiology(London). 466. 229-243 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Yamada,T.,Kikuchi,K.,and Sugi,H.: "^<31>PNuclear magnetic resonance studies on the glycogenolysis regulation in resting and contracting frog skeletal muscle" Journal of Physiology(London). 460. 273-286 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Oiwa,K.,Kawakami,T.,and Sugi,H.: "Unitary distance of actin-myosin sliding studied using an in vitro force-movement assay system combined with ATP iontophoresis" Journal of Biochemistry. 114. 28-32 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Phillips,K.,Takei,M.and K.Yamada: "Time course of phosphate metabolites and intracellular pH using ^<31>PNMR compared to recovery heat in rat soleus" Journal of Physiology(London). 460. 693-704 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Nishizaka,T.,Yagi,T.,Tanaka,Y.and Ishiwata,S.: "Right handed rotation of an actin filament in an in vitro motile system" Nature(London). 361. 269-271 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Saeki,Y.,Kurihara,S.,Hongo,K.and Tanaka,E.: "Alterations in intracellular calcium and tension of activated ferret papillary muscle in response to step length changes" 463. 291-306 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Sugi,H.and Pollack,G.H.: "Mechanism of Myofilament Sliding in Muscle Contraction" Plenum Press,New York, 866 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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