高圧力顕微鏡の開発と生体システムへの応用

高压显微镜的研制及其在生物系统中的应用

• 批准号: 18048028
• 负责人: 西山 雅祥
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Kyoto 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18048028/
• 关键词: 高圧力; 光学顕微鏡; 微生物; べん毛モーター; 大腸菌; 遊泳運動

細胞内に含まれる成分のうち、70%は水であり、生命活動を担う多くの化学反応は水溶液中で進行している。本研究課題では、タンパク質、DNAをはじめとする生体分子が、周囲をとりまく水分子と相互作用することで、どのようにして生物らしい構造形成や機能発現を生み出しているのかそのメカニズムを明らかにすることを目的としている。研究代表者らは、タンパク質の水和状態に着目し、高圧力により水和状態を変化させることで、構造・機能の変調イメージングを行える高圧力顕微鏡の開発に取り組んできた。H19年度は、バクテリアの運動器官であるべん毛モーターを研究対象に、高圧力による回転運動変調と応答計測を行った。べん毛モーターは、主要部分だけでも200以上のタンパク質から構成される巨大なタンパク質複合体であり、細胞外から流入するプロトンイオンの流れを利用して、トルク発生を行っている。研究代表者らは、べん毛の回転方向を調節するCheYを欠失させた菌体を用いて、高圧力顕微鏡の観測窓にべん毛を吸着させ「テザードセル」の実験系を構築し、回転運動が圧力によりどのように変調されるのか観測した。その結果、1000気圧程度の圧力により、べん毛モーターの回転方向・速度が変調されることが明らかになった。このような高圧力下でみられる運動様式は、べん毛モーターのトルク発生部位の周辺の構造や相互作用様式が変化することで引き起こされていると考えられる。

に in cells contain ま れ る composition の う ち, 70% water は で あ り を bear う, life activities more く の chemical anti 応 は で in aqueous solution し て い る. This research topic で は, タ ン パ ク mass, DNA を は じ め と す る body molecular が, weeks 囲 を と り ま く interaction between water molecules と す る こ と で, ど の よ う に し て biological ら し い や function 発 structure formation is born を み out し て い る の か そ の メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. Research representatives ら は, タ ン パ ク の water quality state and に し, high pressure に よ り water and state を variations change さ せ る こ と で, structure, function の - adjustable イ メ ー ジ ン グ を line え る high pressure 顕 micromirror の open 発 に group take り ん で き た.​​​​​

项目成果

Pressure-induced reversal in the rotational direction of the bacterial flagellar motor

压力引起的细菌鞭毛马达旋转方向逆转

• 发表时间: 2007
• 作者: Nishiyama M.;Sowa Y.;Kumazaki S.;Kimura Y.;Homma M.;Ishijima A. & Terazima M.
• 通讯作者: Ishijima A. & Terazima M.

Microscopic Analysis of kinesin-microtubule complex under high hydrostatic pressures.

高静水压下驱动蛋白-微管复合物的显微分析。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Biophysical Journal
• 影响因子: 3.4
• 作者: Nishiyama M.;Kimura Y.;Terazima M.
• 通讯作者: Terazima M.

Development of a high-pressure microscope and its application to biological systems.

高压显微镜的开发及其在生物系统中的应用。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science.
• 作者: Nishiyama M.;Kimura.Y.;Nishiyama Y.;Terazima M.
• 通讯作者: Terazima M.

Realtime measurement of mechanical motion of single protein molecules

实时测量单个蛋白质分子的机械运动

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science. 1
• 作者: Okamoto K.;Nishiyama M. & Terazima M.
• 通讯作者: Nishiyama M. & Terazima M.

イオンの流れで駆動する生物分子モーター

离子流驱动的生物分子马达

• 发表时间: 2007
• 期刊: 化学 62・2
• 作者: Nishiyama M.;Kimura Y.;Terazima M.;鈴木 正康(分担執筆);西山雅祥
• 通讯作者: 西山雅祥