運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性

真核生物 アクセス数：248
助細胞による花粉管の誘引

種名:Torenia fournieri
名古屋大学 WPI-ITbM　東山哲也

花を咲かせる植物である被子植物は、進化の過程で、鞭毛ダイニンなど鞭毛をつくるための遺伝子を捨てた。このため、植物の精細胞は自ら泳ぐことはできない。その代わりに素早く、水の少ない環境でも精細胞を卵のある部分まで運ぶのが、花粉から伸び出す「花粉管」という細胞である。花粉管細胞は、精細胞をエンドサイトーシスで取り込んだ状態で運ぶ。花粉管がなぜ正確に卵の場所までたどり着けるのか？およそ140年にわたって探索されてきた花粉管誘引物質が、このムービーが示す、「トレニア」というユニークな植物を使って発見された。トレニアは卵組織が組織に包まれず露出しており、花粉管が卵組織の先端に正確に誘引される様子を直接観察することができる。卵細胞のとなりに2つある助細胞が花粉管誘引物質を分泌すること、そしてその誘引物質は約65アミノ酸からなるシステインに富む複数のペプチドであることが明らかとなり、ルアーと名付けられた。

Science, 293, 1480-1483, 2001
Nature, 458, 357-361, 2009

分子・タンパク質 アクセス数：146
筋収縮中のアクチン結合ミオシン-II（クロスブリッジ）の動き

種名:Rabbit
大阪市立大学　片山栄作

　動画前半は従来の単純なレバーアーム首振り説に基づくミオシン・クロスブリッジ（頭部）の動きを示す。このような動きは、ATP結合の有無におけるミオシンの結晶構造の特徴、および、「張力発生中にモーター領域は動かない」との実験事実に基づいて想定された。パワーストロークは、ATP非結合状態においてアクチンと強く結合する硬直複合体中のミオシン（1DFK：レバーアームは伸展状態）と、ATPを結合しレバーアームが強く屈曲した構造（1DFL) の間の遷移である。アクチンに結合するモーター領域がアクチンに固定されればレバーアーム部分が動き、首を振ることになる。　 　動画後半は急速凍結レプリカ法により片山（文献1-2) が直接観察した電子顕微鏡画像から示唆されるミオシン頭部の動きを示し、われわれの解析(文献3-5)により存在が明らかになった新たな中間体の構造を含む。In vitroアクチン滑り運動中のミオシンの急速凍結レプリカ像は、動画前半にある従来の説では説明不可能なクロスブリッジの構造を示した（文献２）。われわれはその構造を説明できる新たな中間体を見出し（文献4）、その３次元構造を再構成した（文献4-5）。その新たな構造を含め、時分割化学架橋法による結果（文献6）を勘案することにより、観察結果の妥当な解釈が可能となった（文献5）。クロスブリッジ・サイクル過程の大部分で新たなコンフォメーションを取っていることが想定される。 [文献] 1. Katayama E. The effects of various nucleotides on the structure of actin-attached myosin subfragment-1 studied by quick-freeze deep-etch electron microscopy. J Biochem. 1989 Nov;106(5):751-70. 2: Katayama E. Quick-freeze deep-etch electron microscopy of the actin-heavy meromyosin complex during the in vitro motility assay. J Mol Biol. 1998 May 1;278(2):349-67. 3: Katayama E, Ohmori G, Baba N. Three-dimensional image analysis of myosin head in function as captured by quick-freeze deep-etch replica electron microscopy. Adv Exp Med Biol. 1998;453:37-45. 4: Katayama E, Ichise N, Yaeguchi N, Yoshizawa T, Maruta S, Baba N. Three-dimensional structural analysis of individual myosin heads under various functional states. Adv Exp Med Biol. 2003;538:295-304. 5: Kimori Y, Baba N, Katayama E. Novel configuration of a myosin II transient intermediate analogue revealed by quick-freeze deep-etch replica electron microscopy. Biochem J. 2013 Feb 15;450(1):23-35. 6. Andreev OA, Reshetnyak YK. Mechanism of formation of actomyosin interface. J Mol Biol. 2007 Jan 19;365(3):551-4.

真核生物 アクセス数：132
マウス気管の繊毛

種名:Mus musculus
浜松医科大学　池上　浩司

マウスの気管で運動する繊毛。一つの細胞の表面に300本ほどが密集し、束になって運動する。運動の周波数は、10～20 Hz程度。束が規則的に“ウェーブ”を作り出しており、このような運動様式を「メタクローナルウェーブ」と呼ぶ。

Tubulin polyglutamylation is essential for airway ciliary function through the regulation of beating asymmetry [Proc Natl Acad Sci USA 107(23), 10490-10495, 2010]

真核生物 アクセス数：120
上手に餌をとるユープロテス

種名:Euplotes
AL-Museum　AL-Museum

前 後に特徴ある棘毛のある繊毛虫ユープロテス。大きな口の周りの繊毛を盛んに動かし、水の流れで飛び込む餌を捉える作戦のようです。じっと獲物の飛び込みを 待つっていますが、ときには自分で捕まえるため素早く動くこともあります。捉えられた獲物は奥へ移動します。でも時には外へ飛び出し逃げることもありま す。高倍率では、細胞内の構造がはっきりし、沢山ため込んだ餌が見えます。

AL-Museum

真核生物 アクセス数：119
クサリケイソウの不思議

種名:Bacillaria paxillifer
AL-Museum　AL-Museum

沢山の細い珪藻がつながり伸びたり縮んだり。そのスケールの大きい動きにつれて、周りの珪藻たちが群がったり離れたり、時には周りの結晶や粒子の凝集体も位置を変える。縮んだときは何本も横並び、伸びた時はクサリの形。動く方向も前後左右に自由に向きを変える。

AL-Museum

真核生物 アクセス数：116
エピスティリス

種名:Epistylis sp.
東京都　下水道局

長さは50～90μm。頭はボルティケラに似いるが、ミオネームはなく、柄や体全体が動くことはない。囲口部だけが収縮する。群れをなすことが多い。

微生物図鑑

真核生物 アクセス数：114
増殖分裂を繰り返すシヌラ(鞭毛藻群体)

種名:Synura
AL-Museum　AL-Museum

餌 の豊富な大きい粒子に大小のシヌラ(鞭毛藻群体)が群れています。 その中の一個の群体の個体の数が増えていき、身体が長く大きくなっていきます。大きい群体中では、一個一個が平等に餌をとるために身体を苦労して回転させ たりしています。 その内巨大になった群体が身体を折り曲げ、粒子の後ろに隠れたかと思うと、小さな２個の群体が現れます。群体は餌を食べて生長しながら、適当に分裂してい るのかも知れません。

AL-Museum

原核生物 アクセス数：114
Myxococcus Xanthus gliding motility (on TPM Agar)

種名:Myxococcus Xanthus
Princeton University　Akeisha Belgrave

Myxococcus Xanthus gliding motility (on TPM Agar)

真核生物 アクセス数：112
粒子まわりで捕食するシヌラ

種名:Synura
AL-Museum　AL-Museum

時に回転し時に粒子表面に張り付くように移動する一個のシヌラ

AL-Museum

真核生物 アクセス数：112
イカダケイソウの滑走運動の様子 Part 1

種名:Bacillaria paradoxa
兵庫県立大学 大学院 生命理学研究科　山岡望海

イカダケイソウは滑走運動を行う珪藻の一種である。1つの細胞は笹の葉のように細長いが、筏（いかだ）のような細胞群体を形成している。連結した細胞どうしが前後に滑走運動することで細胞群体全体が伸び縮みする。この運動の様子は『南京玉すだれ』に似ており、機械的かつダイナミックである。各細胞どうしのすべりの速度はそれほど速くないが細胞が連なることで、速さが加算され両端はかなりの速度で近づいたり離れたりする。この運動の分子機構と生態的意義は未だ明らかになっていない。しかし紹介する上では、最近の子供が南京玉すだれを知っているかが一番の問題である。