磁気ピンセットを用いた1分子操作による回転分子モーターの研究

利用磁力镊子进行单分子操控旋转分子马达的研究

基本信息

批准号：
14704065
负责人：
野地博行
金额：
$ 18.55万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14704065/
关键词：
1分子生理・生化学分子マニピュレーション 1分子ナノ計測 1分子計測・操作運動・輸送タンパク質・核酸の構造・動態・機能生体膜・受容体・チャンネル 1分子科学一般分子モーター ATP合成酵素 F1モーター 1分子操作磁気ピンセット

项目摘要

本年は、本研究の最終年度であり、いくつかの具体的成果を上げることに成功した。全て、本研究で開発した磁気ピンセットを用いた研究である。まず、ADP阻害状態のF1モーターの回転子を、機械的に押すことによって活性化する現象の解明に成功した。これによって、F1モーターのADPに対する親和性が回転方向に沿って減少することを明らかにすることができた。この性質は、F1のモーターとしての性質を説明するだけでなく、逆反応であるATP合成をもうまく説明できる。すなわち、F1はモーターとして機能するときは、効率的にADPを解離しなくてはいけない。一方、合成酵素として機能するときは、溶液中から効率的にADPを結合しなくてはいけない。この二つの相反する性質は、本研究で明らかになったようにADPに対する親和性に強い角度依存性で説明がつく。また、1分子操作とマイクロ加工技術を組み合わせた実験によって、1分子のF1を逆回転させたときのATP合成効率の測定にも成功した。超微小の溶液空間にF1を閉じ込めて逆回転させることで、F1が合成したATP分子を濃縮することができる。合成されたATP量は、F1モーター自身の回転速度から見積もることができたい。この結果、εと呼ばれるこれまでさほど重要視されていなかったサブユニットが効率的な合成反応に重要であることが示された。

今年是这项研究的最后一年，我们成功取得了一些具体的结果。所有研究均使用本研究中开发的磁镊进行。首先，我们成功阐明了通过机械按下ADP抑制状态激活F1电动机的转子的现象。这表明F1电动机对ADP的亲和力沿旋转方向降低。该特性不仅解释了F1作为电动机的特性，还可以解释反应反应ATP合成。也就是说，当F1充当电动机时，它必须有效地解离ADP。另一方面，当它充当合酶时，ADP必须从溶液中有效绑定。如本研究所示，这两个矛盾的属性可以通过其对ADP的亲和力的强角依赖性来解释。此外，通过结合单分子操纵和微处理技术的实验，当一个F1分子相反时，我们成功地测量了ATP合成的效率。通过将F1限制在超细溶液空间中并向后旋转，可以浓缩由F1合成的ATP分子。可以根据F1电动机本身的旋转速度估算合成的ATP量。这表明先前不太重要的亚基称为ε对有效的合成反应很重要。