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

基本信息

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

项目摘要

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.MC5表达系统的构建在本研究中，我们将分析由MC5（修饰的Claret 5）引起的微管一维随机运动的非线性动力学，MC5是NCD的缩短突变体，NCD是驱动蛋白家族的微管运动分子。这是我的计划，我决定首先利用基因工程构建MC5表达系统。我们目前正在使用 pET 载体构建 MC5 的表达载体。 2. 分子马达解释单分子行走运动的速度和波动的理论我与英国伯明翰大学的 Neil Thomas 博士进行了联合研究，并发展了有关单分子马达的运动和波动的一般理论。以符合热力学的方式建立（Thomas、Imafuku 和 Tawada，2001）。基于这一理论和驱动蛋白分子结构分析的结果，我们构建了一个“驱动蛋白行走模型”，其中驱动蛋白分子的两个头部在微管上行走时以协作方式反复结合和解离（论文准备中）。）。通过分析这个驱动蛋白行走模型，我们能够很好地解释先前已知的单个驱动蛋白分子的机械特性（例如，运动速度的米氏常数 Km 的负载依赖性）。该例子表明，即使在单个驱动蛋白分子中，驱动蛋白分子的两个头部也必须以协调的方式与微管反复结合和解离，以表现出定向运动。此外，发现运动分子行走运动模型经过一些修改，还可以解释肌球蛋白家族运动分子肌球蛋白V的单分子运动特性。