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ミオシン頭がアクチンフィラメントの上を滑る分子機構として、ラチェットモデルなるものが最近提唱されている。このモデルではアクチンフィラメント軸に沿って異方的な表面分子場があり、その上をミオシン頭が熱揺動によって一方向に動くと考えられている。本研究の目的は、筋フィラメントの表面にかかる分子場があるかどうかを実験的に検証することである。最近開発された原子間力顕微鏡を使うと分子の表面分子場を計測することが出来る。そこで原子間力顕微鏡を導入して、その検出用カンチレバ-先端を筋肉の収縮単位であるミオフィブリルの表面に沿って走査することによってミオフィブリル筋節の表面分子場をこれまで計測してきた。カンチレバ-のたわみ信号を解析したところ、筋節中のZ線を挟んでその両側で対照的かつ異方的に変化する分子場があることが分かった。Z線を挟んでアクチンおよびミオシンフィラメントの極性が逆転していることを考えると、この結果は、筋フィラメントの表面分子場に異方性がある可能性を示している。そこで、さらに一歩進んで、原子間力顕微鏡の検出感度を上げて、筋フィラメントの表面分子場の内部構造を調べることとした。現在、空気中ではあるがアクチンおよびミオシンフィラメント一本一本の原子間力顕微鏡像をえることにようやく成功しており、目下所期の目的とするその表面分子場の検出を試みている段階である。今後は、同様な実験を溶液中で行ったり、また、カンチレバ-先端をいろいろと加工して筋フィラメント分子との相互作用を変えて実験を行って、筋フィラメント表面場のより詳しい解析を行う予定である。
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