繊毛運動におけるシグナル伝達機構

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05640763
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 最上 善広 お茶の水女子大学, 理学部生物, 講師 (30166318)
• キーワード: 繊毛 / ウニ幼生 / 神経伝達物質 / 屈曲形成 / 周期安定性 / シグナル伝達

研究概要

平成5年度の研究によって明らかになった、ドーパミンの持つ繊毛運動の制御機能について、さらに詳細な解析を行った。繊毛の屈曲角度が軸糸内部の滑り運動を反映することから、ドーパミンによる反転反応時の屈曲運動を定量化した。反転反応の前後での屈曲運動を比較すると、反転反応での屈曲角度が、反応前の運動時の符号反転となるケースと、時間経過の符号反転となるケースがあることがわかった。前者のケースは、運動機構そのものが構造的に反転することに相当するが、後者では運動機構内部での調節のタイムシークエンスが反転することに相当する。このことは、ドーパミンによる刺激入力に対応するシグナルの発生と伝達が空間的制御の他に時間的制御にも影響を与えることを示唆している。
時間的制御についてその詳細をつかむために、繊毛運動の周期安定性に着目し、その特性に対する神経伝達物質の効果を調べた。ウニ幼生繊毛の運動周期は平均値に対して約10%程度の変動を示すが、その変動の成分にはランダムな過程以外の要因による成分が含まれていることが明らかとなった。それが運動機構喉の要素の特性によるのかは不明であるが、ドーパミンはそれらの要素の活性化周期をより不安定にする作用があり、5-HTは反対に安定化させる作用があることがわかった。繊毛は微小な運動器官であるため、有効な作用を生み出すためには各々の運動出力を効率よく集積する必要がある。効率的な集積化のためには、運動の安定性が重要になる。神経伝達物質が、実際に運動の安定性を変化さっせているとしたら、繊毛運動の調節とそれに関わるシグナル伝達にとって全く新しいカテゴリーの様式を呈示したことになる。
実験を進展させるために、幼生の繊毛細胞を単離しそれを固定する方法を開発した。これにより上記の結論に対しより詳しい知見が得られることが期待される。

研究成果

• [文献書誌] Mogami,Y.,Sekiguchi,S.and Baba,S.A.: "Beating of cilia of sea urchin embryos:a critical comparison of the normal and reversed beating of cilia of isolated cells." J.EXP.Biol.175. 251-266 (1993)
• [文献書誌] Mogami,Y.and Baba,S.A.: "Integration mechanisms of gravity in gravitactic behaviour." Proc.Space Utiliz.Symp.10. 82-85 (1993)
• [文献書誌] Baba,S.A.,Mogami,Y.,Fujieda,S.and Shibata,F.: "Theoretical basis of the effect on dynamic instability in biological systems." Proc.Space Utiliz.Symp.11. 40-43 (1994)
• [文献書誌] Mogami,Y.,Baba,S.A.,Takahashi,M.,Takagi,Y.: "Fluctuation of life span in space-analysis of life span of the cell clone." Proc.Space Utiliz.Symp.11. 120-122 (1994)
• [文献書誌] Mogami,Y.,Ijiri,K.,(他): "Three-dimensional analysis of gravitactic behaviour of small aquatic oorganisms-life science experiment onboard small biosatellites." Proc.Space Utiliz.Symp. 11. 123-126 (1994)
• [文献書誌] Mogami,Y.,Imamizo,M.,(他): "AstroNewt:early development of newt in space." Adv.Space Res.(印刷中). (1995)