1分子操作によるF1-ATPase回転メカニズムの解明

通过单分子操作阐明 F1-ATPase 旋转机制

• 批准号: 03J10079
• 负责人: 原 陽子
• 金额: $ 5.38万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J10079/
• 关键词: 1分子操作; F1-ATPase; モーターたんぱく質; マイクロ加工技術

回転モーターたんぱく質であるF_1-ATPase(以下F_1)を1分子操作することにより、ATP合成酵素の化学反応と力学応答の共役機構を明らかにすることが本研究の目的である。これまでにF_1の回転子γサブユニットを顕微鏡下で磁気ピンセットによって操作することにより、ATP加水分解方向に回転させた場合のF_1がADPを解離する際のメカエズムを明らかにした。(Proc.Natl.Acad.Scie.U.S.A.102,4288(2005))また、同一の1を分子を様々な条件下で観察し力学的な操作を行うためには、システム化された溶液交換の系が不可欠である。そこで、マイクロ加工技術を利用した高速微量溶液交換システムを作製した。実際にF_1のアジ化ナトリウムによる阻害様式を明らかにすることができた。(Journal of Applied Physics,(in submitted))最終年度は、ADPにより不活性化したF_1(ADP阻害)をATP合成方向に回転させたときの活性化のメカニズムについて解析した。溶液中の基質組成を様々に変えて、γをATP合成方向に操作し、その応答を観察すると、溶液中にADPとリン酸が存在する場合に高確率で活性化が起こることがわかった。この結果は、ATP合成方向にγを回転させると、F_1はATPを合成することによって活性化することを示唆する。また、活性化に必要な回転角度はATP加水分解方向(30度以上で高活性化)に比べて、ずっと大きかった(150度以上で高活性化)。これは、F_1に対するヌクレオチドの結合の強さがγの向きによって異なることを示す非常に重要な見地である。

F_1-ATPase(F_1) is a molecular mechanism of ATP synthase and its chemical reaction and mechanical reaction. In the case of F_1 and ADP dissociation, the magnetic field is operated under microscope. (Proc. Natl. Acad. Scie. U.S.A. 102, 4288 (2005)). The system of solution exchange under the same molecular conditions is indispensable for the investigation of mechanical operation. High speed micro-solution exchange technology is used in the manufacture of high-speed micro-solution. In fact, F_1 is not easy to change, but it is easy to change. (Journal of Applied Physics,(in submitted)) Final year: ADP inactivation F_1(ADP inhibition) ATP synthesis direction analysis. The matrix composition in the solution changes, the direction of ATP synthesis is operated, the reaction is observed, and the activation rate is high when ADP and acid are present in the solution. The result is that ATP synthesis direction is reversed, and F_1 is reversed. The angle of return required for activation is higher than that of ATP hydrolysis direction (30 ° C or higher)(150 ° C or higher) This is a very important insight into the relationship between the two.

项目成果

1分子バイオモーター観察に適した微小な逆支弁をもつ溶液交換チャンバーの作成

创建带有微型止回阀的溶液交换室，适用于单分子生物运动观察

• 发表时间: 2007
• 作者: 原 陽子;竹内 昌治
• 通讯作者: 竹内 昌治

Single-Bomolecule Observation with Micro One-way Valves for Rapid Buffer Exchange

使用微型单向阀进行单分子观察，以实现快速缓冲液交换

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Applied Physics (in submitted)(掲載確定)
• 作者: Yoko Hirono-Hiara;Hiroyuki Noji;and Shoji Takenchi
• 通讯作者: and Shoji Takenchi

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