筋収縮のメカニズムは、1954年に提唱された滑走説が有力とされています。

滑走説を簡単に説明すると、ミオシンという自動車のエンジンがガソリンの代わりにATPを使って、アクチンの道路を走るというものです。

そのため、ミオシンはモータータンパクとも呼ばれています。

ミオシンとアクチンはクロスブリッジを形成し、ミオシン頭部の首振り運動、すなわちクロスブリッジの角度変化によって筋収縮を生み出します。

このときミオシンアクチン間でオールを漕ぐような形で筋収縮が行われています。

しかし、ミオシン1分子の動きを捉えた1分子計測では、ミオシンがアクチン分子サイズである5.5nmを基本単位としたステップ運動を複数回行っていたという結果があり、これが前方向だけではなく、後ろ方向にも発現していたという報告がありました。

これは必ずしも角度変化のみが収縮を生み出すわけではないということと、一方向性ではないということを示唆する結果となりました。

こういった従来の考え方と違った報告が出る一方で、筋収縮に働くミオシンではありませんが、細胞内で小胞輸送を行うミオシンⅤを対象にした研究では、ミオシンⅤが頭部を交互にステップさせて、まるでヒトが歩くような運動を行うことが明らかにされました。

さらにミオシンⅤがステップするたびにミオシン頭部の移行部であるレバーアームの角度が90°前方に回転しており、首振り運動が行われているということが明らかになっています。

しかし、このレバーアームの動きだけでミオシンの動きを完結させるには、少し説得力に欠けており、そのため、ブラウニアンサーチアンドキャッチやそれを抽象的に捉えたストレインセンサー機構といった理論もその一端を担うと言われています。

これらは、ミオシンにブラウン運動が加わっているという仮説です。

ブラウン運動は水中の微粒子の不規則な運動のことで、水に垂らしたインクが広がっていくのもこの不規則な運動の結果です。

歩行運動中のミオシン頭部はレバーアームの角度変化によって前方に押し出されますが、前方のアクチンに着地するまではランダムなブラウン運動にさらされます。

着地点になるアクチン分子の候補は1個だけではなく、複数個存在するため、確実に前方のアクチンに着地しないかぎりは歩行運動が成立せずに前に進むことはできません。

そこでミオシンは、ブラウン運動で偶然前方のアクチンに結合した場合にのみ強く結合しロックされる仕組みになっており、後方アクチンに結合した場合には、強く結合されずアクチンから解離するようになっているというのが、ブラウニアンサーチアンドキャッチの理論です。

ストレインセンサー機構は、ミオシン自身が前後方向を知っており、ミオシン頭部がアクチンに結合したときに加えられる張力の強さと向きが前後方向を判断しているというものです。

後方に引っ張られればミオシンは前方にいることを知り、前方に引っ張られれば後方にいることを知ることになります。

これら、レバーアームとブラウン運動の筋収縮に関与する比率を調べた研究では、低負荷ではレバーアームによって十分な仕事が行われており、後負荷では、ブラウニアンサーチアンドキャッチで全体の仕事の80%以上をまかなっていることが分かりました。

すなわち、ミオシン分子による力発生の大部分は、ブラウン運動に起因していることになります。

ブラウン運動は自然発生的なものでありエネルギーを必要としないため、非常に省エネ化されている仕組みだといえます。

関連記事

コメントは利用できません。

ピックアップ記事

  1. 2017-9-22

    リュックサックによる腰椎への圧縮軽減

    リュックサックはバッグとしての優れた役割もさることながら、腰椎への負荷軽減ギアとしても効果を発揮しま…
  2. 2017-9-5

    筋線維の形態的特徴について

    筋の形態は、張力発生能力、可動域、短縮速度に著しい影響を及ぼします。機能に影響を及ぼす形態的…
  3. 2017-8-11

    アフォーダンスとカノニカルニューロン

    随意的な動作は、中枢で生じた運動の意図が顕在化したものであり、「目的」はそれを達成するための筋道を決…
  4. 2017-7-19

    筋の拮抗的・共同的中和

    運動を円滑に遂行するために骨格筋はそれぞれ主動作筋、共同筋、拮抗筋と役割を持ちます。一般には…
  5. 2017-7-18

    クレンチング(食いしばり)と運動の関係

    クレンチングとは、無意識的に上下の歯を強く噛みしめる動作をいいます。習慣化されたものはブラキ…

FACEBOOKもチェック!

注目TOPIC

  1. 2015-4-15

    間脳の解剖 後編

    トルコ鞍という蝶形骨と後頭骨が縫合してできた骨の土台には下垂体が位置します。下垂体は他のさま…
  2. 2017-3-27

    筋トレで効果が出ない時の克服方法

    初心者がトレーニングを開始すると最初の数ヶ月は、使用する重量や反復回数が目覚しく向上していきます。…
  3. 2015-9-23

    大殿筋 

    起始:仙骨後面の側方、腸骨の殿筋面の後方(後殿筋線の後方)、胸腰筋膜と仙結節靭帯停止:(上部…
  4. 2015-2-2

    セントラル・トリガーポイント

    筋膜痛を解決するには、まず、筋の中央に生じるセントラル・トリガーポイントを見つけることが大切です。…
  5. 2017-9-22

    リュックサックによる腰椎への圧縮軽減

    リュックサックはバッグとしての優れた役割もさることながら、腰椎への負荷軽減ギアとしても効果を発揮しま…
ページ上部へ戻る