| 研究課題/領域番号 |
14380312
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物物理学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
片山 栄作 東京大学, 医科学研究所, 教授 (50111505)
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| 研究分担者 |
上田 太郎 産業技術総合研究所, ジーンディスカバリー研究センタ, 副センター長(研究職)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 16,900千円)
2003年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
2002年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
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| キーワード | 急速凍結電子顕微鏡法 / 3次元再構成法 / 画像シミュレーション / アクトミオシン滑り運動 / コンフォメーション変化 / 反応中間体 / レバーアーム首振り説 / アクチン・フィラメント / 3次元像再構成法 / コンピュータ・シミュレーション / アクトミオシン / in vitro滑り運動アッセイ / 急速凍結 |
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| 研究概要 |
本課題においては、急速凍結フリーズ・レプリカ電子顕微鏡法を用いてアクトミオシン滑り運動中の一瞬の姿を捉え、クロスブリッジの3次元構造変化を解析する一方、従来は単なるレールとしてしか想定されてないアクチン・フィラメント側に起きる構造変化も視野に入れ、滑り運動の分子機構を総合的に探ることを目標とした。レプリカ試料を対象とする3次元再構成法はほぼ完成したが、分子内部の構造変化を探れるネガティブ染色試料への適用の目処が立った。またアクチンやミオシン頭部のように原子座標が判明している場合には、そのレプリカ像をコンピュータ・シミュレーションにより予測する手法を開発した。それらの手法により、アクトミオシンのフリーズ・レプリカ像を解析した。硬直複合体中でのミオシン頭部の構造はX線結晶回折データからの予測とほぼ同等であったが、滑り運動中には、レバーアーム首振り説により想定される分子の屈曲は見られず、逆方向に曲がる粒子が大多数であった。その構造はADP存在下で2価性試薬により架橋したミオシン頭部に酷似する。両者の表面に見られる凹凸のプロファイルをシミュレーション画像とのパターンマッチングにより定量的に比較した結果、一致度は非常に高く、ミオシン頭部が従来の説から予想される方向とは逆に屈曲することは確実となった。これらの観察結果は従来型のレバーアーム首振り説とは相容れず、それを説明する新たな構造変化を考えざるを得ない。一方、滑り運動中にはアクチン・フィラメントが剪断され易くなる。ミオシン結合部位の前後でアクチンのらせん構造を比較すると、その位相が微妙にずれていた。アクチン・フィラメントは振れの力に弱いことが判明しており、滑り運動中にはその方向の力が生じると考えられる。観察されたすべての構造変化の情報を取り込んで、滑り運動の作動機構に関する新たな作業仮説を構築した.その実験的検証は今後の課題である。
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