2005 Fiscal Year Annual Research Report
脊椎動物の進化における筋収縮制御タンパク質トロポニンの機能的多様化
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17370025
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
大日方 昂 千葉大学, 理学部, 名誉教授 (40012413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 成樹 千葉大学, 理学部, 助手 (40261896)
小笠原 道生 千葉大学, 理学部, 助手 (00343088)
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| Keywords | トロポニン / トロポミオシン / 筋収縮制御 / 脊索動物 / ナメクジウオ / ホヤ / カルシウム制御 / 筋肉 |
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| Research Abstract |
筋収縮・弛緩は細胞内Caイオン濃度の変動で調節される。脊椎動物の横紋筋では、Caイオンの受容蛋白質トロポニンが筋収縮(アクチン・ミオシン相互作用)の抑制因子として機能し、Caイオンによりその抑制が解除される。脊椎動物平滑筋はトロポニンをもたないが、原索動物ホヤの体壁筋・平滑筋はトロポニンをもつ。このホヤトロポニンは筋収縮に抑制的に働かず、Caイオンの存在により筋収縮を活性化するという機能特性をもつ。本研究は原索動物横紋筋ではトロポニンが筋収縮制御に関して、脊椎動物横紋筋のように抑制型か、ホヤ平滑筋のように活性化型か、を明らかにすることを目的とした。実験材料として、ナメクジウオ(Branchiostoma belcheri)を用いた。まず、凍結保存個体から粗トロポニン画分を調製して調べた結果、Caイオン非存在下でアクトミオシンATPaseを阻害し、Caイオン存在でアクトミオシンATPase活性を高めないこと、TnIとTnCの複合体はCaイオンのない場合に、アクトミオシンATPaseを抑制することがわかった。このことから、ナメクジウオ(横紋筋)トロポニンは、脊椎動物横紋筋タイプであることが示唆された。
そこで、トロポニン3成分(TnT, TnI, TnC)を、大腸菌発現系で組み替え体蛋白質として純度の高く得ることを試み、TnT, TnIの純化に成功した。これらおよびニワトリTnCを用いて再構成されたトロポニン複合体を用い、その機能特性を解析した結果、1)ナメクジウオのTnTはわずかにATPase活性を高めるが、ホヤTnTのように強い活性化作用は示さない、2)ナメクジウオのTnIは,脊椎動物横紋筋TnIに類似してATPase活性を抑制すること、を確認した。
以上より、ナメクジウオ横紋筋のトロポニンは、脊椎動物横紋筋トロポニンに類似した特性をもつことを結論した。
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