蛍光標識ATPアナログとケージド化合物による筋収縮及び制御の動力学

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05454683
• 研究機関: 大分医科大学
• 研究代表者: 山田 和廣 大分医科大学, 医学部, 教授 (20053027)
• キーワード: 筋収縮 / ケージド化合物 / クロスブリッジ / 蛍光ATPアナログ / 筋線維 / 収縮蛋白質 / スキンドファイバー / レーザー光

研究概要

筋収縮の分子機構は、生体における諸機能のうち未だ未解決のまま残されている重要課題の一つである。ケージドATPなどのケージド化合物を利用によって筋線維を対象とするクロスブリッジ反応の動力学的解析を行うことが可能となり、クロスブリッジによる力発生機構の解明のための重要な方法の導入がなされた。本研究は、蛍光ATPアナログを用いることによって筋線維の蛍光標識を行い、ケージドATPなどを用いる筋線維を対象とする動力学的研究であるが、筋線維中のミオシン頭部を蛍光標識することによって、収縮蛋白質における力発生に関わる構造変化を検出しようとするものである。
トリニトロフェニルADP(TNP-ADP)によりスキンドファイバーを蛍光標識したのち、レーザー光を用いてケージドATPからATPを遊離させると、蛍光強度が増大した。この蛍光増大は、その速度が硬直クロスブリッジの解離より大きいことから、ATPのアクティブサイトへの結合によって生じた、ミオシン頭部における構造変化に由来していると考えられる。カルシウムが存在するとき、ATPの光遊離によって、筋は硬直クロスブリッジの解離に引き続いて活性張力を発生するが、このとき上に述べた蛍光はさらに増大する。このような蛍光信号は、力発生状態におけるクロスブリッジの構造変化を示すものであると考えられる。現在、筋収縮の分子機構についての重要な結果が得られつつあるところである。

研究成果

• [文献書誌] Kazuhiro Yamada: "Mechanical and fluorescence transients on flash photolysis of caged ATP in muscle fibers preincubated with a fluorescent analog of ATP (TNP-ATP).21GC01:Abstracts,XXXII Congress of the International Union of Physiological Sciences." P65 (1993)
• [文献書誌] Kazuhiro Yamada: "Labeling of myosin active sites using a fluorescent analog of ATP in muscle fibres." J.Muscle Res.and Cell Motil.Abstract of the 1993 Annual Meeting on Muscle and Cell Motility Physiology.15(3). 352 (1994)
• [文献書誌] Keisuke Horiuti: "Transient contraction of Muscle fibers on photorelease of ATP at intermediate dconcentrations of Ca2+." Biophysical Journal. 67. 1925-1932 (1994)
• [文献書誌] Kazuhiro Yamda: "Labeling of myosin with a fluorescent analog of ATP and the fluorescence transients after photolysis of caged nucleotides in skeletal muscle fibers." Biophysical Journal. (in press). (1995)
• [文献書誌] Yumiko Emoto: "Tension relaxation induced by pulse photolysis of caged ATP in partially crosslinked fibers from rabbit psoas muscle." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (in press). (1995)
• [文献書誌] Kazuhiro Yamada: "The conformation changes of the active site of myosin associated with the ATP binding in skinned skeletal muscle fibres" J.Muscle Res.and Cell Motil.(in press). (1995)