生物分子モーターの構造・機能の1分子動態解析研究.

生物分子马达结构与功能的单分子动力学分析研究。

• 批准号: 09279218
• 负责人: 安藤 敏夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09279218/
• 关键词: ミオシン; ATP; 原子間力顕微鏡; 1分子計測; タンパク質振動; エネルギー変換

分子モーターのエネルギー変換過程において分子内に何が起こっているのであろうか。エネルギー変換は分子集団のレベルで起こるのではなく、個々の分子で起こる現象である。従って、1分子の振る舞いを直接観察・計測できる必要がある。原子間力顕微鏡カンチレバ-探針に分子モーターであるHMMを1分子だけ捕捉することに我々は既に成功している。この技術を利用してATPase反応に伴って起こるHMM分子の力学応答を1分子レベルで計測することを試みた。基板にATPを固定し、探針に捕捉したHMMをそこに近づける。HMMがATPと結合して後に起こるであろう変化をカンチレバ-の撓みの変化として捉えた。予想外にもカンチレバ-の高速振動が観察された。振動数は我々のサンプリングレートでは計測できなかったが100Hz以上と見積もられた。また、振動の振幅は約2nm(力に換算すると40pN)であった。この振動がHMM分子の構造振動に因るかどうかは即断できない。そうでない可能性として、HMMがATPと結合・解離を繰り返すことが考えられる。この場合には、振動中にカンチレバ-をゆっくり引き上げられば、その引き上げ過程初期にHMMはATPから解離し、カンチレバ-は下には撓まないはずである。実際に調べてみると、引き上げ過程でカンチレバ-は下に一旦撓んだ後に撓みの無い状態になった(破断現象、破断力約15pN)。従って、振動はHMM分子が2状態間を高速に行き来することによって起こるものと推測される。カンチレバ-を2nm変位させるに必要な仕事は4kBT(T=300°K)であり、これはATPの加水分解で供給されると考えられる。振動現象は重要な事実を意味する。すなわち、ATPから供給されたエネルギーは散逸せずにかなり長い時間HMM分子に貯えられる。この新しい現象は分子モーターにおけるエネルギー変換機構の重要な側面を表していると考えられる。

The process of molecular transformation is very complicated. The phenomenon of molecular aggregation and molecular aggregation 1. Direct observation and measurement of molecular vibration Atomic Force Microscope-Probe Molecular Capture-HMM Molecular Capture This technique is used to measure the molecular dynamics of HMM molecules. The substrate ATP is immobilized and the probe is captured. HMM: ATP, ATP The high-speed vibration of the vehicle was detected. The number of vibrations measured is greater than 100Hz. The amplitude of vibration is about 2 nm (40pN in force conversion). The vibration of HMM molecules is due to the vibration of HMM molecules. The probability of HMM binding to ATP and dissociating from ATP is higher than that of HMM. In this case, HMM ATP dissociates from ATP in the initial stage of vibration, and HMM ATP dissociates from ATP in the initial stage of vibration. During the process of adjusting the temperature and introducing the temperature upward, the temperature is adjusted downward, and once the temperature is adjusted downward, the temperature is adjusted downward, and the temperature is adjusted downward (breaking phenomenon, breaking force is about 15pN). HMM molecules travel at high speeds between two states. If the temperature is changed to 2nm, it is necessary to supply ATP to 4kBT(T=300°K). Vibration phenomena are important things. The ATP supply is very high and the HMM molecules are stored for a long time. This new phenomenon is the most important aspect of molecular transformation.

项目成果

安藤敏夫: "原子間力顕微鏡とその応用" 細胞工学. 17・3. 458-468 (1998)

安藤敏夫：“原子力显微镜及其应用”细胞工程17・3（1998）。

H.Nakajima et al.: "Scanning Force Microscopy of the Interaction Events between a Single Molecule of Heavy Meromyoshin and Actin." Biochem.Biophys.Res.Commun.234. 178-182 (1997)

H.Nakajima 等人：“单分子重 Meromyoshin 和肌动蛋白之间相互作用事件的扫描力显微镜”。

石渡信一 他14名: "生体分子モーターの仕組み" 共立出版, 214 (1997)

Shinichi Ishiwata 等 14 人：“生物分子马达的机制”Kyoritsu Shuppan，214（1997）