一分子計測による回転分子モーターＦ型ＡＴＰ合成酵素の回転機構の解析

本研究は、ATP合成酵素(以下、FoF1)のプロトン輸送と回転運動の共役機構の解明を目的としている。これを行うため、一分子レベルでこれら二つを同時に可視化することが有力な手段と考えられる。これまでに、微細加工技術を用い、脂質二重膜により閉ざされたチャンバー (体積: ~fL)をアレイ化したデバイス(ALBiC)を開発した。この実験系により、ATP合成酵素一分子のプロトン輸送活性だけでなく、様々な一分子膜輸送体の輸送活性を高感度に検出する事が可能になった。また、さらなる高感度・高速検出を目指し、リポソームと同等の体積である~100 aLまで小さくしたaL-ALBiCを開発し、原著論文として発表された。この脂質膜デバイス上におけるATP合成酵素の回転運動観察も成功している。しかし、ATP合成酵素の脂質膜デバイスへの再構成が制御出来ないため、再現性が著しく悪いという問題点があった。そこで、特殊な界面活性剤を用いた新規再構成方法を開発した。この手法により、再構成効率が向上しただけでなく、これまで制御できなかった再構成される膜輸送体の方向性までも制御が可能になった。また、この手法は脂質膜デバイスだけに限らず、人工膜小胞においても容易な膜輸送体の再構成が可能になる事から汎用性に優れており、今後原著論文として投稿する予定である。

本研究は、ATP合成酵素(以下、FoF1)のプロトン輸送と回転運動の共役機構の解明を目的としている。これを行うため、一分子レベルでこれら二つを同時に可視化することが有力な手段と考えられる。これまでに、微細加工技術を用い、脂質二重膜により閉ざされたチャンバー (体積: ~fL)をアレイ化したデバイス(ALBiC)を開発した。この実験系により、ATP合成酵素一分子のプロトン輸送活性だけでなく、様々な一分子膜輸送体の輸送活性を高感度に検出する事が可能になった。また、さらなる高感度・高速検出を目指し、リポソームと同等の体積である~100 aLまで小さくしたaL-ALBiCを開発し、原著論文として発表された。この脂質膜デバイス上におけるATP合成酵素の回転運動観察も成功している。しかし、ATP合成酵素の脂質膜デバイスへの再構成が制御出来ないため、再現性が著しく悪いという問題点があった。そこで、特殊な界面活性剤を用いた新規再構成方法を開発した。この手法により、再構成効率が向上しただけでなく、これまで制御できなかった再構成される膜輸送体の方向性までも制御が可能になった。また、この手法は脂質膜デバイスだけに限らず、人工膜小胞においても容易な膜輸送体の再構成が可能になる事から汎用性に優れており、今後原著論文として投稿する予定である。