蛋白質1分子の回転のイメージング

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07458174
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 慶応義塾大学
• 研究代表者: 木下 一彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30124366)
• キーワード: 蛍光顕微鏡 / アクチン / ミオシン / 1分子イメージング / 分子配向 / 分子回転 / 蛍光偏光

研究概要

すでに開発した蛍光色素1分子のイメージング光学系に改良を加え、信号/雑音比を向上させた。その結果、イメージング光路にさらに複像光学系を挿入する余裕ができ、ロ-ダミン1分子からの蛍光を縦・横両偏光成分に分離して同時に撮影できるようになった。すなわち、色素1分子の向きを実時間測定できるようになったことになる。現状では、時間分解能が15分の1秒の場合、角度決定の精度は30度程度である。
そこで、アクチン線維1本につき1分子程度のロ-ダミンを結合させ、線維の回転の検出を試みた。ミオシン上を直線的に滑走するアクチン線維にしっかりと結合させたロ-ダミンの蛍光は毎秒数回偏光方向を変え、アクチン線維が線維軸周りに回転しながら滑走することがわかった。回転数は滑走距離1μmあたり1回転程度で、アクチンの螺旋構造のピッチとは一致しない。すなわち、ミオシンはアクチンの螺旋に沿ってアクチンを動かすとは限らないようである。なお、線維軸周りの回転は、アクチン線維にたくさんの蛍光色素を結合させてしまってはわからない。色素1分子の偏光を測定できて初めて捉えられるものである。
一方、ミオシンの構造変化、およびプロトンATPaseの回転を捉えるため、共同研究者と色素結合部位の設計を始めた。色素をしっかりと結合させるため、2つのSH基に結合するような色素を合成して用いる予定で準備を進めている。結合部位以外のSH基は遺伝子工学的につぶしてしまう作業を始めている。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki, K., et al.: "Spatiotemporal relationships among early events of fertilization insea urchin eggs revealed by multiview microscopy." Biophys. J.68. 739-748 (1995)
• [文献書誌] Miyata, H., et al.: "Mechanical measurements of single actomyoshin motor force." Biophys. J.68. 286s-290s (1995)
• [文献書誌] Sase, I., et al.: "Realtime imaging of single fluorophores on moving actin with an ordinary epifluorescence microscope." Biophys. J.69. 323-328 (1995)
• [文献書誌] Sase, I., et al.: "Regulatory mechanism of acrosome reaction revealed by multiview microscopy of single starfish sperm." J. Cell Biol.131. 963-973 (1995)
• [文献書誌] Suzuki, N., et al.: "Preparation of bead-tailed F-actin: Estimation of the torque component of the sliding force in an in vitro motility assay." Biophys. J.70. 401-408 (1995)
• [文献書誌] Nishizaka, T., et al.: "Unbinding torce of a single motor molecule of muscle measured using optical tweezers." Nature. 377. 251-254 (1995)