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

• 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

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。

The specific achievements of this year であ, the final year of this research <s:1> であ であ, and the specific results of the を く く く げる とに successfully <s:1> た. All て, in this study で developed た magnetic gas ピ ピ セットを セットを was studied by た た. ま ず, ADP resistance against state の F1 モ ー タ ー の back planning を, mechanical に detain す こ と に よ っ て activeness す る phenomenon の interpret に successful し た. こ れ に よ っ て, F1 モ ー タ ー の ADP に す seaborne る affinity が に back planning direction along the っ て reduce す る こ と を Ming ら か に す る こ と が で き た. こ の nature は, F1 の モ ー タ ー と し て の nature を illustrate す る だ け で な く, negative 応 で あ る ATP synthesis を も う ま く illustrate で き る. す な わ ち, F1 は モ ー タ ー と し て function す る と き は, sharper rate に ADP を dissociation し な く て は い け な い. One side, the synthetic enzyme と て the て function is すると すると, and in the solution, the にADPを binding of the <s:1> ら efficacy is なくて なくて けな けな けな けな けな. こ の two つ の instead す る nature は, this study で Ming ら か に な っ た よ う に ADP に す seaborne る affinity strong に い Angle dependency で illustrate が つ く. ま た, 1 molecular operation と マ イ ク ロ processing technology group を み わ せ た be 験 に よ っ て を inverse planning back, 1 molecular の F1 さ せ た と き の の ATP synthesis working rate determination に も successful し た. Ultra-small の solution space に F1 を closed じ 込 め て inverse planning back さ せ る こ と で, F1 が synthetic し た ATP molecules を enrichment す る こ と が で き る. The amount of されたATP is synthesized, and the F1モ <s:1> タ タ タ タ <s:1> returns to the 転 speed by itself 転 ら to see the product た る とがで とがで た た た. こ の results, epsilon と shout ば れ る こ れ ま で さ ほ ど important visual さ れ て い な か っ た サ ブ ユ ニ ッ ト が sharper rate な synthetic anti 応 に important で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Activation of pausing F1 motor by external force

• DOI: 10.1073/pnas.0406486102
• 发表时间: 2005-03-22
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Hirono-Hara, Y;Ishuzuka, K;Noji, H
• 通讯作者: Noji, H

Ono S, Hara KY, Hirao J, Matsui T, Noji H, Yoshida M, Muneyuki E.: "Origin of apparent negative cooperativity of F(1)-ATPase."Biochim Biophys Acta.. 1607. 35-44 (2004)

Ono S、Hara KY、Hirao J、Matsui T、Noji H、Yoshida M、Muneyuki E.：“F(1)-ATPase 的表观负协同性的起源。”Biochim Biophys Acta.. 1607. 35-44 (2004)

Highly coupled ATP synthesis by F1-ATPase single molecules

• DOI: 10.1038/nature03277
• 发表时间: 2005-02-17
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Rondelez, Y;Tresset, G;Noji, H
• 通讯作者: Noji, H

Imamura H, Nakano M, Noji H, Muneyuki E, Ohkuma S, Yoshida M, Yokoyama K: "Evidence for rotation of V1-ATPase."Proc Natl Acad Sci USA. 100. 2312-2315 (2004)

Imamura H、Nakano M、Noji H、Muneyuki E、Ohkuma S、Yoshida M、Yokoyama K：“V1-ATPase 旋转的证据”。Proc Natl Acad Sci USA。

Yasuda R, Masaike T, Adachi K, Noji H, Itoh H, Kinosita K Jr.: "The ATP-waiting conformation of rotating F1-ATPase revealed by single-pair fluorescence resonance energy transfer."Proc Natl Acad Sci U S A.. 100. 9314-9318 (2004)

Yasuda R、Masaike T、Adachi K、Noji H、Itoh H、Kinosita K Jr.：“通过单对荧光共振能量转移揭示旋转 F1-ATP 酶的 ATP 等待构象。”Proc Natl Acad Sci U S A..