新規ナノ膜デバイスを用いたプロトン受け渡し経路の研究

利用新型纳米膜器件进行质子传输路径研究

• 批准号: 14F04383
• 负责人: 野地 博行
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04383/
• 关键词: ATP合成酵素; H+輸送; 一分子生物物理学; 電子伝達系; プロトン輸送

H27年度の実績概要として以下の3点があげられる。1点目は、好アルカリ菌(以下、TA2.A1)由来のATP合成酵素のF1部(以下、TA2. F1)の一分子回転計測である。F1部はATP合成反応における触媒部位を持つため、その基本特性の詳細な解析(速度論的パラメーターや回転トルク等)は重要な意味を持つ。まず、一分子回転計測で使用する変異体の最適化を行った。次に、顕微鏡下で200 nmのビーズを用いた回転計測からTA2. F1のATP加水分解反応における詳細な基本特性の解析を行った。最大回転速度は約6.5Hz、Kmは2.7 uM、ATP結合速度は9.9x10^6/Msであった。また、TA2. F1は他生物由来と比較して大きい回転トルク(53 pN nm)を発生する事から、他生物由来より強固な化学力学共役機構を持つことが示唆された。これらの結果は原著論文として出版された。2点目は、ATP合成酵素にH+駆動力を提供するcytochrme bo3複合体の生化学機能評価である。cytochrme bo3を再構成した人工膜小胞を用いて、cytochrme bo3の持つユビキノンの酸化活性に共役したH+輸送活性を評価できる電気計測系を開発した。これによりcytochrome bo3の持つH+輸送の詳細な解析を行った。現在、一分子cytochrme bo3のH+輸送計測を試みており、より詳細な輸送機構の解明を行う。3点目は、病原菌(以下、Fuso)由来のF1の一分子回転計測である。発現系・回転計測系を構築し一分子回転計測を行ったところ、他生物種由来よりも極めて速い~1000Hzの速度で回転することがわかった。さらに、FusoF1は極度に阻害状態に陥ることがわかった。今後更なる解析を行なっていく。

H27 Performance Summary The following three points are included: 1. F1 part of ATP synthase (TA2. A1) from which the bacteria (TA2. A1) are derived F1) and a molecular regression measurement. Detailed analysis of the basic characteristics of the F1 part of the ATP synthesis reaction (such as the speed theory) The optimization of the application of a molecular feedback measurement is carried out. Next, 200 nm video recording under a micro mirror is used for feedback measurement in TA2. Detailed analysis of basic characteristics of ATP hydrolysis reaction of F1 The maximum return velocity is about 6.5Hz, Km is 2.7uM, ATP binding velocity is 9.9x10^6/Ms.また、TA2. F1 has a biological origin and a strong chemical-mechanical interaction mechanism. The results of this paper are published. 2. Biochemical function of cytochrome bo3 complex, which provides H+ motivity for ATP synthase Cytochrome bo3 is re-formed into artificial membrane cells, and an electrical measurement system is developed to evaluate the acidification activity of cytochrome bo3. This is a detailed analysis of cytochrome bo3 and H+ transport. Now, a molecule of cytochrome bo3 H+ transport measurement test, detailed transport mechanism explanation 3. A molecular regression analysis of the origin of F1 and pathogenic bacteria (Fuso). The detection system and the loop measurement system are constructed to measure the speed of the loop from 1000Hz to 1000Hz.さらに、FusoF1は极度に阻害状态に陥ることがわかった。In the future, more analysis will be done.

项目成果

The effect of 3-amino benzoic acid linker and the reversal of donor–acceptor pairs on the electrochemical performance and stability of covalently bonded poly(pyrrole) nanotubes

3-氨基苯甲酸连接体和供体-受体对的反转对共价键合聚吡咯纳米管电化学性能和稳定性的影响

• DOI: 10.1016/j.polymer.2015.09.041
• 发表时间: 2015
• 期刊: Polymer
• 影响因子: 4.6
• 作者: Mariusz Radtke;D. G. McMillan;B. Schröter;S. Höppener;B. Dietzek;U. Schubert;A. Ignaszak
• 通讯作者: A. Ignaszak

Probing the biophysical properties of a Thermoalkaliphilic F1 ATPase gives insight into adaptation and regulation

探究热碱 F1 ATP 酶的生物物理特性可深入了解适应和调节

• 发表时间: 2016
• 作者: Duncan G. G. McMillan;Rikiya Watanabe;Hiroshi Ueno;Gregory M. Cook;Hiroyuki Noji
• 通讯作者: Hiroyuki Noji

Electrochemical approaches to study membrane enzymes in membrane environments

研究膜环境中膜酶的电化学方法

• 发表时间: 2016
• 作者: Vibulyaseck S;Luo Y;Fujita H;Oh-Nishi A;Ohki-Hamazaki H;Sugihara;Duncan G. G. McMillan
• 通讯作者: Duncan G. G. McMillan

Rotary dynamics of the Thermoalkaliphilic Molecular Motor Caldalkalibacillus thermarum strain TA2.A1 F1-ATPase

嗜碱分子马达 Caldalkalibacillus thermarum 菌株 TA2.A1 F1-ATPase 的旋转动力学

• 发表时间: 2015
• 作者: McMillan;D. G. G.
• 通讯作者: D. G. G.

Using a bioelectrochemical toolbox to explore bioenergetic adaptation from organism to biomimetic membranes

使用生物电化学工具箱探索从生物体到仿生膜的生物能适应

• 发表时间: 2015
• 作者: McMillan;D. G. G.
• 通讯作者: D. G. G.