X-ray diffraction recording from single axonemes of eukaryotic flagella

真核生物由来単一鞭毛軸糸のX線回折測定

西浦 昌哉*; 鳥羽 栞*; 高尾 大輔*; 宮代 大輔*; 榊原 斉*; 松尾 龍人; 上村 慎二*; 大岩 和弘*; 八木 直人*; 岩本 裕之*

Nishiura, Masaya*; Toba, Shiori*; Takao, Daisuke*; Miyashiro, Daisuke*; Sakakibara, Hitoshi*; Matsuo, Tatsuhito; Kamimura, Shinji*; Oiwa, Kazuhiro*; Yagi, Naoto*; Iwamoto, Hiroyuki*

X線マイクロビームを用いて、真核生物由来の単一鞭毛軸糸(直径0.2m未満)から初めてX線回折パターンが記録された。ショウジョウバエから単離した精子をガラスキャピラリーにマウント後、急速凍結した。そのうち、800mのセグメントに74KにおいてX線マイクロビームをエンドオン照射した。その結果、多数の反射スポットから構成される回折パターンが得られ、軸糸構造から期待される18回回転対称性を持っていた。ショウジョウバエ軸糸の電顕写真から計算された結果と比較することで、軸糸直径やダブレット間距離等の軸糸に関する構造情報を得ることが可能となった。

We report the first X-ray diffraction patterns recorded from single axonemes of eukaryotic flagella with a diameter of only 0.2 m, by using the technique of cryomicrodiffraction. A spermatozoon isolated from Drosophila melanogaster, was mounted straight in a glass capillary, quickly frozen and its 800-m segment was irradiated end-on with intense synchrotron radiation X-ray microbeams (diameter, 2 m) at 74 K. Well-defined diffraction patterns were recorded, consisting of a large number of isolated reflection spots. The patterns had features of an 18-fold rotational symmetry as expected from the axonemal structure. The diffraction patterns were compared with the results of model calculations based on a published electron micrograph of the Drosophila axoneme. The comparison provided information on the native state of axoneme, including estimates of axonemal diameter and interdoublet spacing.