非線型動力学解析法に基づいたモーター分子による一方向滑り運動発生機構の解明

基于非线性动力学分析方法阐明电机分子单向滑动运动产生机理

• 批准号: 12780499
• 负责人: 今福 泰浩
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780499/
• 关键词: 分子モーター; キネシン; ミオシン; 理論モデル; 非線型動力学解析; 分子モーター; キネシン; ミオシン; 理論モデル; 非線型動力学解析

1.MC5発現系の構築本研究においては、キネシンファミリーの微小管モータ分子であるncdの短縮変異体MC5(modified claret 5)によって起きる、微小管の1次元ランダム運動の非線型動力学解析を行なう予定なので、まず遺伝子工学によるMC5の発現系を構築することにした。pETベクターを用いたMC5の発現ベクターを現在構築中である。2.分子モーター単分子の歩行運動の運動速度および揺らぎを説明する理論私は英国バーミンガム大学のNeil Thomas博士との共同研究を行い、単一の分子モーターの運動と揺らぎに関する一般的な理論を、熱力学と矛盾しない形で確立した(Thomas, Imafuku, and Tawada, 2001)。この理論とキネシン分子の構造解析の知見に基づいて、私たちは、キネシン分子の2つの頭部が協調的に結合と解離を繰り返しながら微小管上を歩行する、という「キネシン歩行モデル」を構築した(論文は準備中)。このキネシン歩行モデルの解析を行うと、これまでに知られている単一キネシン分子の力学的性質(例えば、運動速度のミカェリス定数Kmの荷重依存性など)が良く説明できた。この例は、方向性のある運動を発現するためには、たとえ単一のキネシン分子においても、2つの頭部が微小管との間で協調のとれた結合と解離を繰り返す必要があることを示している。またモーター分子歩行運動モデルは、多少の改変を加えることでミオシンファミリーのモーター分子であるミオシンVの単分子運動の性質も説明できることがわかった

1。在这项研究中的MC5表达系统的构建，我们计划对微管引起的微管的一维随机运动进行非线性动力学分析（修饰的Claret 5），这是动态蛋白家族的微管运动分子，因此我们决定首先构建MC5的遗传学工程表达系统。使用PET载体的MC5的表达向量目前正在建设中。 2。解释单分子步行运动的运动速度和波动的理论，我与英国伯明翰大学的尼尔·托马斯（Neil Thomas）博士进行了联合研究，以与热力学一致（Thomas，Imafuku和Tawada，2001年）建立了单个分子运动的一般运动和波动理论。基于该理论和从驱动蛋白分子的结构分析的发现，我们构建了一个“动力蛋白步行模型”，其中两个驱动蛋白分子的两个头共同在微管上行走，同时反复将和解离在一起（论文正在制备中）。对这种动力蛋白行走模型的分析给出了单个驱动蛋白分子先前已知的机械性能的良好解释（例如，Mikaeris常数运动速度的载荷依赖性）。该示例表明，为了发展方向运动，即使在单个驱动蛋白分子中，两个头也需要反复协调与微管的键合和解离。还发现，运动分子行走运动模型可以通过进行较小的修饰来解释肌球蛋白V（肌球蛋白家族的运动分子）单分子运动的特性。