単一ミオシン架橋へのナノモルATP結合：単一のヒト心筋細胞を用いたミオシンATP動態研究への分子的アプローチ

Nanomolar ATP binding to single myosin cross-bridges in rigor: a molecular approach to studying myosin ATP kinetics using single human cardiomyocytes.

• Elvis Pandzic
• Christian A Morkel
• Amy Li
• Roger Cooke
• Renee M Whan
• Cristobal G Dos Remedios

抄録

心筋とそれに関連する心筋症の分野における我々の知識は、過去60年以上にわたって少しずつ進化してきました。ここでは、ヒトの心臓ミオシンの様々な状態を一分子レベルで調べるために使用されるエキサイティングなツールについて説明する。全内部反射蛍光（TIRF）顕微鏡を使用して透過性心筋細胞への単一のAlexa-ATPの結合をイメージングすることにより、我々は短い時間枠（〜5000サイト〜10分で）でイベントの大規模な集団を取得し、高い時空間分解能で各結合イベントを測定することができます。適用されたアルゴリズムは、一分子の結合イベントのポイントパターンを個々に異なる結合部位に分解し、サイトごとの結合時間や自由時間などのキネティックパラメータを回収することを可能にしています。この一分子結合アプローチは、筋肉の収縮力を調べるために使用される有用なツールです。特に重要なのは、ヒトの心筋症における超弛緩状態におけるミオシンの動的寿命と割合を調べるための応用である。

Our knowledge in the field of cardiac muscle and associated cardiomyopathies has been evolving incrementally over the past 60 years and all was possible due to the parallel progress in techniques and methods allowing to take a fresh glimpse at an old problem. Here, we describe an exciting tool used to examine the various states of the human cardiac myosin at the single molecule level. By imaging single Alexa-ATP binding to permeabilised cardiomyocytes using total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy, we are able to acquire large populations of events in a short timeframe (~ 5000 sites in ~ 10 min) and measure each binding event with high spatio-temporal resolution. The applied algorithm decomposes the point pattern of single molecule binding events into individually distinct binding sites that enables us to recover kinetic parameters, such as bound or free time per site. This single molecule binding approach is a useful tool used to examine muscle contractility. Of particular importance is its application to probing the dynamic lifetimes and proportion of myosins in the super-relaxed state in human cardiomyopathies.