光化学反応によるATPの遊離及び微小急速凍結固定によるATP分解と収縮の動的対応

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62480108
• 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)
• 研究分担者: 山田 直子 大分医科大学, 医学部, 助手 (60101086)
• キーワード: 脱鞘筋線維 / ルビ-レ-ザ / caged ATP / ATP / 筋のスティフネス / クロスブリッジ / エチレングリコ-ル / 筋の張力

研究概要

ウサギ腸腰筋の化学的脱鞘筋線維を、絹の線維を用いてフックに固定し、30〜100ミリジュ-ルのルビ-レ-ザ光(第2高調波、波長347ナノメ-タ、パルス幅約30ナノ秒)を照射してcaged ATPからATPを急速に遊離させて、筋線維の張力過渡応答を調べた。筋が硬直状態にあるときATPの遊離によって筋は急速に弛緩し、硬直張力が低下した。ピエゾ素子を用いて伸長し、高い硬直張力かに弛緩したものと、そうでないものとの差が硬直クロスブリッジの解離の速度を与えると考えられた。同時に500Hzの正弦波による筋のスティフネスの変化をピエゾ素子とロックインアンプを用いて測定した。このような測定の結果、20℃における硬直クロスブリッジの解離の速度定数は約80s^<-1>であった。溶媒である水の10%をエチレングリコ-ルと置換したとき、この解離の速度には影響の無いことが明らかになった。一方、カルシウムの存在下で同様の光照射を行うと、筋は短い弛緩の相に続いて活性張力を発生する。このような記録から、硬直クロスブリッジの解離及び張力発生の速度を知ることができる。その結果も、同様にエチレングリコ-ルによってクロスブリッジの解離の速度が影響を受けないことを示した。一方、張力発生の速度定数は約70s^<-1>であり、エチレングリコ-ル存在下では、約50s^<-1>に低下することが示された。この活性張力の発生の速度が低下することによって、定常活性張力が約70%低下することを説明することができる。スティフネスの測定結果もこのような説明を支持している。以上の結果は、筋が張力を発生する過程が収縮タンパク分子の溶媒との反応につよく依存していることを示している。この過程がカルシウムによる賦活の過程の影響を受けているかどうか、無機燐酸及びADPの影響、及びATPase活性の同時測定などが今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] Maruyama,T.,Kometani,K.& Yamada,K.: "Modification of the contractile properties of rabbit skeletal muscle by ethylene glycol" J.Biochem. 105. 1005-1013 (1989)
• [文献書誌] Yamada,K.,Maruyama,T.& Sakoda,T.: "Relaxation of skeletal muscle from rigor by photogeneration of ATP--effect of ethylene glycol" Jpn.J.Physiol.(abstract). (1990)
• [文献書誌] Yamada,K.,Sakoda,T.& Takei,M.: "Inititation of active contraction of skeletal muscle by photogerenation of ATP--effect of ethylene glycol" Jpn.J.Physiol.(abstract). (1990)
• [文献書誌] Maruyama,T.,Kometani,K.and Yamada,K.: "Muscle Energetics(eds.,Paul,R.J.,Elzinga,G & Yamada,K.)(Effect of ethylen glygol on contractile properties of glycereinated rabbit posas muscle)" A.R.Liss,Inc.(New York), 223-224 (1989)