滑り運動の多様性と統一性

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02239101
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 神谷 律 名古屋大学, 理学部, 助教授 (10124314)
• 研究分担者: 真行寺 千佳子 東京大学, 理学部, 助手 (80125997) ; 豊島 陽子 お茶の水女子大学, 理学部, 助手 (40158043) ; 茶圓 茂 帝京大学, 医学部, 講師 (60142452) ; 馬渕 一誠 東京大学, 教養学部, 助教授 (40012520) ; 今栄 康雄 名古屋大学, 理学部, 助教授 (70022712)
• キーワード: 生体運動 / 滑り運動 / 鞭毛 / 鞭毛モ-タ- / アクチン / ミオシン / 微小管 / ダイニン

研究概要

本研究では生体運動の共通原理を探るという立場から多様な運動系の機構を追求した.細菌鞭毛運動は通常水素イオンの菌体内への流入と共役した鞭毛基部体(鞭毛モ-タ-)の回転運動によって生じるが、ある種の細菌では水素イオンではなくナトリウムイオンが使われている.今栄はそのようなナトリウムイオン駆動型鞭毛モ-タ-には膜内外それぞれにナトリウム結合部位があることを示す知見を得、鞭毛モ-タ-がある種の膜輸送系と共通点を持つことをはじめて示唆した.真核生物鞭毛系では、真行寺によって強制的な振動に対する精子鞭毛の応答を見る生理学的研究が行われ、鞭毛内微小管滑り運動の制御が鞭毛打頻度の制御とは独立した現象であることが明らかにされた.また鞭毛運動の原動力を発生しているダイニン内腕は外腕に比べて研究が遅れていたが、馬淵は精子鞭毛ダイニン内腕の1種を単離精製し、その微小管結合の様式やATPase活性が外腕と非常に異なっていることを示した.神谷は分画した内腕標品を用いて試験管内運動系の構築に成功した.これにより内腕ダイニンを構成する多数の重鎖が微小管をさまざまな速度で滑走させる活性を持つことが明らかになった.アクチン・ミオシン運動系では筋肉よりはるかに高速で流動する車軸藻の運動系が茶圓によって解析され、その特性を筋収縮の分子モデルとの対比で説明しようとする試みが行われた.また運動速度がどのようにして決定されるかという問題に関して、豊島は酵素的に切断部位を導入したミオシンとアクチンを用いて、分子間相互作用の大きさと運動速度の相関を検討した.その結果、アクチンーミオシン間相互作用の減少に伴って運動速度が上昇するという一般的傾向が観察された.これらの結果はそれぞれ各運動系の機構の重要な性質を明らかにするものである.今後異なる運動系の研究が互いに影響しあい、互いの対比を明確にした研究が行われることが望まれる.

研究成果

• [文献書誌] Kagami,O.: "Strikingly low ATPase activities in a Chlamydomonas mutant missing the outer dynein arm" European Journal of Biochemistry. 187. 441-446 (1990)
• [文献書誌] Kagami,O.: "Microtubule translocation caused by three subspecies of innerーarm dynein from Chlamydomonas flagella" FEBS Letters. 264. 179-182 (1990)
• [文献書誌] Kamiya,R.: "Two types of Chlamydomonas flagellar mutants missing different components of innerーarm dynein" Journal of Cell Biology. 112. 441-447 (1991)
• [文献書誌] Sakakibara,H.: "A Chlamydomonas outerーarm dynein mutant missing the alpha heavy chain" Journal of Cell Biology. (1991)
• [文献書誌] Kurimoto,E.: "Microtubule sliding in flagellar axonemes of Chlamydomonas missing innerーor outerーarm dynein:Velocity measurements on new types of mutant by an improved method" Cell Motility and the Cytoskeleton. (1991)
• [文献書誌] Atsumi,T.: "Specific inhibition of the Na^+ーdriven flagellar motors of alkalophilic Bacillus strains by the amiloride analog phenamil" Journal of Bacteriology. 172. 1634-1639 (1990)
• [文献書誌] Yoshida,S.: "Intracellular Na^+ kinetically interferes with the rotation of the Na^+ーdriven flagellar motors of Vibria alginolyticus" Journal of Biological Chemistry. 265. 20346-20350 (1990)
• [文献書誌] S.Chaen: "Simultaneous recordings of farce and sliding movement between a myosinーcoated glass microneedle and actin cables in vitro" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 86. 1510-1514 (1989)
• [文献書誌] Oiwa,K.: "Steadyーstate forceーvelocity relation in the ATPーdependent sliding movement of myosinーcoated beads on actin cables in vitro studied with a centrifuge microscope" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 87. 7893-7897 (1990)
• [文献書誌] Eshel,D.: "Transient behavior of sea urchin sperm flagella following an abrupt change in beat frequency" Journal of Experimental Biology. 15. 441-451 (1990)
• [文献書誌] Shingyoji,C.: "Effects of imposed head vibration on the stability and waveform of flagellar beating in sea urchin spermatozoa" Journal of Experimental Biology. (1991)
• [文献書誌] Shingyoji,C.: "Rotating the plane of imposed vibration can rotate the plane of flagellar beating in sea urchin sperm without twisting the axoneme" Journal of Cell Science. (1991)