生物分子モーター1分子のメガヘルツ応答計測と熱ラチェット型メカニズムの解明

测量单个生物分子马达的兆赫兹响应并阐明热棘轮机制

• 批准号: 18710110
• 负责人: 西山 雅祥
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-18710110/
• 关键词: 分子モーター; 光ピンセット; 1分子計測; 熱ラチェット機構; 生物物理; キネシン

本研究の目的は、生物分子モーターがどのようにして、化学エネルギーを力学エネルギーへと変換しているのか、その仕組みを明らかにすることにある。キネシンは、細胞内の物質輸送を担う代表的な分子モーターであり、ATPを加水分解しながら微小管に沿ってステップ状の変位を発生させている。研究代表者はこれまでより、光ピンセットを用いたナノメートル計測装置を用いて、キネシン1分子の力学計測を行ってきた。本年度は、1)従来よりも分解能を向上させたナノメートル計測系の構築と、2)キネシンのステップ状変位を元にした運動解析を行った。前者については、従来までの分解能では捉えられなかった変位検出を目標に、分子モーターの動きの指標となるビーズからS/Nの高い像を形成させる暗視野照明型の光学系開発に取り組んだ。レーザー光をリング状に拡げた輪帯照明の光学系を構築したが、現状ではビーズから得られる散乱強度が不十分であり、さらなる光学系の改良が必要である。また、後者については、様々なATP濃度で計測したキネシンのステップ状変位の解析を行ったところ、キネシンが前後にステップする比にはATP濃度依存性が見られ、全ての力領域において、低ATP濃度下では前方方向にステップする頻度が少なくなる傾向が見られた。これは、力による微小管からの解離現象が含まれることに起因する。モデル解析を行ったところ、キネシンは負荷に抗して運動している際には一つのモータードメインを介して微小管に結合していることが示唆された。

The purpose of this study is: Biomolecules and biomolecules, Chemistry and chemistry Learn エネルギーへと変change しているのか, その士组みを明らかにすることにある.キネシンは, なmolecule モーターであり, represented by をうう, which transports substances within the cell, AT PをAdd water to decompose the microtubule and the edge of the tube. Research representatives: Hikaru Hikaru and Hikari Hikaru Hikari The measuring device is used for mechanical measurement of 1-molecule molecules, such as いて and キネシン1. This year, 1) Come to the Department of Measurement and Measurement, which can be divided into two categories: Construction と, 2) キネシンのステップshaped dimensional position を元にしたkinetic analysis を行った. The former is the decomposition energy of the former, and the decomposition energy of the molecule isきのINDICATOR となるビーズからS/N の高い を Formation させるDark field illumination type optics system 开発にGETり组んだ.レーザー光をリングshaped に拡げたwheel band lighting のoptical system をconstruction したが、current situation ではビーThe strength of the scattered parts is not very good, and the improvement of the optical system is necessary.また、The latter については、様々なATP concentration measurement したキネシンのステップshaped dimensional position analysis を行ったところ, キネシンが Front and back にス テップする Ratio ATP concentration-dependent が见られ, full てのforce field において, low ATP concentration では forward direction にステップするfrequency がlittle なくなる tendencies が见られた.これは, force によるmicrotubule からのdissociation phenomenon がまれることにcause する.モデルanalytic を行ったところ、キネシンは load にresistant してkinetic している国际には一つのモータードメインを开 して小tubeにcombinationしていることがshows instigation された.

项目成果

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

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

• 发表时间: 2007
• 作者: Hirohide Saito;Tamiko Minamisawa;Takao Yamori;Kiyotaka Shiba;西山雅祥
• 通讯作者: 西山雅祥

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.

Single molecule thermodynamics in biological motors

• DOI: 10.1016/j.biosystems.2006.08.016
• 发表时间: 2007-04-01
• 期刊: BIOSYSTEMS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Taniguchi, Yuichi;Karagiannis, Peter;Yanagida, Toshio
• 通讯作者: Yanagida, Toshio