ナノ医療および生物療法発見ジャーナル
オープンアクセス

概要

ミオシンヘッドのパワーストロークは、筋収縮のスイングレバー機構に基づく予測に従わない

杉 春雄

筋肉収縮におけるフィラメント滑り機構の画期的な発見から 50 年以上が経過しましたが、ATP 加水分解と組み合わされたミオシンヘッド運動の分子メカニズムは、いまだに議論と推測の対象となっています。ミオシンヘッド運動を研究する最も直接的な方法は、ミオフィラメント滑りを発生させ、電子顕微鏡に取り付けられたガス環境チャンバー (EC) を使用して、水和した生きたミオシンフィラメントの ATP 誘発性ミオシンヘッド運動を直接記録することです。EC は無機化合物の化学反応のその場観察のために材料科学者によって長い間使用されてきましたが、生きたミオシンフィラメントのミオシンヘッド運動を EC を使用して記録することに成功したのは私たちだけです。我々は、3つの異なるモノクローナル抗体を介して金粒子（直径20 nm）をミオシンヘッド触媒ドメイン（CAD）の遠位領域、ミオシンヘッドコンバータードメイン（COD）、およびミオシンヘッドレバー領域ドメイン（LD）に付着させることにより、個々のミオシンヘッドの位置をマークした。最初に、アクチンフィラメントの非存在下でATP誘導性ミオシンヘッドの動きを記録し、ミオシンヘッドがミオシンフィラメントの中央の裸の領域から離れるが、近づくことはないことを発見した。また、アクチン-ミオシンフィラメント混合物中でATP誘導性ミオシンヘッドの力学的ストロークを記録することに成功した。限られた量のATPによって活性化できるミオシンヘッドの割合は限られているため、ミオシンヘッドは隣接するサレコメア構造を伸ばすことによってのみ移動する。図1に示すように、ミオシンヘッドCADは標準イオン強度ではフィラメント軸と平行に移動しませんでした（B）が、フィラメント軸と平行に移動しました（C）。これらの結果は、ミオシンヘッドの動きが、すべての教科書に確立された事実として記載されているスイングレバー領域仮説の予測に必ずしも従わないことを示しています。