骨格筋の筋収縮において筋小胞体から放出されたCa2＋が結合するのはどれか。

解説

骨格筋の興奮収縮連関において、活動電位の発生により筋小胞体からCa²⁺が細胞質に放出されます。このCa²⁺がトロポニンCに結合することで、トロポニン複合体のコンフォメーションが変化し、トロポミオシンがアクチンのミオシン結合部位から移動します。これによりミオシン頭部がアクチンと結合できるようになり、ATPの加水分解エネルギーを利用して筋収縮が起こります。

選択肢ごとの解説

• 1. アクチンはミオシンと結合して滑り運動を起こしますが、Ca²⁺が直接結合する主要な部位ではありません。Ca²⁺結合によりトロポニン・トロポミオシン複合体の立体構造が変化し、ミオシン結合部位が露出することでアクチンとミオシンが結合します。正しくは：アクチンはCa²⁺によってミオシン結合部位が露出するタンパク質である。選びやすい理由：アクチンは筋収縮の主役であるため、 Ca²⁺と直接関連すると誤解しやすい。混同注意：ミオシンとアクチンの直接的な結合と、その前のCa²⁺による調節過程を混同しやすい。
• 2. ミオシンはATPを分解してアクチンフィラメント上を滑走する運動タンパク質ですが、Ca²⁺が直接結合する部位は骨格筋の収縮ではトロポニンです。心筋ではミオシン軽鎖にCa²⁺が結合することもありますが、これは骨格筋の主要な機序ではありません。正しくは：ミオシンはATP分解酵素活性を持ち、アクチンと結合して滑り運動を行うタンパク質である。選びやすい理由：ミオシンも筋収縮の主役であるため、Ca²⁺と直接関連すると誤解しやすい。混同注意：アクチンと同様に、ミオシンとアクチンの直接的な結合と、その前のCa²⁺による調節過程を混同しやすい。
• 3. 正解。骨格筋の筋収縮において、筋小胞体から放出されたCa²⁺はトロポニン複合体の一部であるトロポニンCに結合します。これによりトロポニン複合体の立体構造が変化し、トロポミオシンが移動してアクチンのミオシン結合部位が露出し、筋収縮が開始されます。
• 4. ミオグロビンは筋肉中に存在するヘムタンパク質で、酸素を貯蔵・運搬する役割を担っています。筋収縮の直接的な調節には関与しません。正しくは：ミオグロビンは筋肉細胞内で酸素を貯蔵し、供給するタンパク質である。選びやすい理由：筋肉に関連するタンパク質であるため、選択肢として見ると筋収縮と関連があるように錯覚する可能性がある。混同注意：ヘモグロビンやその他の筋肉構成タンパク質との機能的な違いを混同しやすい。
• 5. トロポミオシンはアクチンフィラメントに巻き付くように存在し、安静時にはアクチンのミオシン結合部位を覆っています。Ca²⁺がトロポニンに結合することでトロポミオシンの位置が移動し、結合部位が露出します。トロポミオシン自体がCa²⁺と直接結合するわけではありません。正しくは：トロポミオシンはアクチン上のミオシン結合部位を覆い、トロポニン複合体の作用で移動するタンパク質である。選びやすい理由：トロポニンと名前が似ており、筋収縮の調節に関わるため、Ca²⁺と直接結合すると誤解しやすい。混同注意：トロポニンとトロポミオシンの役割分担、特にCa²⁺結合部位の違いを混同しやすい。

国試ポイント

筋収縮のメカニズム、特に興奮収縮連関におけるカルシウムイオンの役割と、それに結合するタンパク質を正確に理解しているかが問われています。トロポニン、トロポミオシン、アクチン、ミオシンの機能分担を明確に区別することが重要です。

混同注意

トロポニンとトロポミオシンの機能やCa²⁺結合部位を混同しやすい。また、アクチンやミオシンがCa²⁺と直接結合するとの誤解も生じやすい。

次に同じ論点が出たら

今後、この論点が出題される場合は、心筋におけるCa²⁺の役割（細胞外Ca²⁺流入の重要性、Ca²⁺が結合する部位の違い）や、平滑筋の収縮機序（カルモジュリンの関与）との比較、あるいは筋収縮に必要なATP供給源など、周辺知識と関連付けて問われる可能性があります。

関連知識

筋収縮の滑り説、トロポニン複合体（トロポニンC, I, T）、アクチンとミオシンの構造、ATPの役割、筋小胞体の機能、活動電位とCa²⁺放出の関係。