従来型キネシン分子モーターの二足歩行モデルの直接検証

传统驱动蛋白分子马达双足运动模型的直接验证

• 批准号: 15657037
• 负责人: 廣瀬 恵子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15657037/
• 关键词: キネシン; 微小管; 分子モーター; 一分子計測; 酵素反応; 酸素反応; 情報伝達; 1分子計測

平成15-16年度の研究で、片方の頭部をモーター活性が充分低い(~10%)変異体にしたヘテロダイマーキネシンを作成して、一分子力学測定を行い、このヘテロダイマーが早い8nmステップと遅い8nmステップを交互に繰り返して微小管上を運動することを見い出したことで、世界に先駆けて二足歩行モデルを立証した。この研究の過程で、ヘテロダイマーキネシンの速いステップは、単純な二足歩行モデルでは野生型のステップと同等であることが予想されるが実際はこれよりも高い運動活性を示すという、興味深い現象が見つかった。16年度の研究から、この現象は、一方の頭部(変異体頭部)へのATP結合速度が著しく遅いことに由来した二頭間の協調の乱れが起こる事が示された。このような協調の乱れが野生型でも起こるかどうかを調べる為に、ATPとキネシンによる結合・加水分解の遅いATP類似体(GTP,CTP,UTP)を混合して野生型キネシンの一分子ナノ計測を行った。その結果、ヌクレオチド混合条件下においても、野生型キネシンは微小管上を8nmのステップで連続的に運動する事ができた。しかし、これらのATP類似体のみによるキネシンの運動速度がATPのみによる運動速度と比べて十分に低くなかった為(30-50%)、混合条件下における各々のステップがATPによるものなのか、ATP類自体によるものなのかを明確にする事ができず、野生型キネシンを用いて二頭間の協調の乱れを解析する事はできなかった。しかしながら、この過程で野生型キネシンはATP類似体存在下においてもATP存在下と同等の力(6-7pN)を発生する事を見いだした。この発見は、キネシンの細胞内機能を考える上で興味深い。つまり、細胞内に存在するATP以外のヌクレオチドが結合した場合にも、キネシン分子は、問題なく力発生機能を発揮できる事を示唆している。

在2003年至2004年的一项研究中，我们创建了一个具有突变体（约10％）一个头部的异二聚体驱动蛋白，并测量了单分子力学，发现该异二聚体通过重复快速和慢的8nm步骤，从而在微管上交替移动微管，从而在世界前建立了双层模型。在这项研究中，我们发现了一种有趣的现象，其中预期异二聚体驱动蛋白的快速步骤可与简单的两足模型中的野生型步骤相媲美，但实际上表现出比这更高的运动活动。 2016年的一项研究表明，这种现象是由一个头部（突变头）的ATP结合速率明显较慢引起的。为了研究这种配位的破坏是否发生在野生型中，通过混合ATP和ATP类似物（GTP，CTP，UTP）来测量野生型驱动蛋白的单分子纳米，它们通过驱动蛋白结合和水解缓慢。结果，即使在核苷酸混合条件下，野生型驱动蛋白也能够在8 nm步骤的微管上连续移动。然而，由于与仅由ATP引起的KINE（30-50％）引起的Kines引起的动力素运动速度不足以降低，因此无法澄清不可能在混合条件下进行ATP或ATP本身引起的每个步骤，并且不可能使用野生野生型kinesin type kinesin the Sorse分析这两种马匹之间的无序协调。但是，在此过程中，我们发现在ATP类似物（6-7pn）的情况下，野生型驱动蛋白还产生了与之相当的力。这一发现在考虑驱动蛋白的细胞内功能方面很感兴趣。换句话说，它表明，即使细胞中存在的ATP以外的其他核苷酸也是绑定的，动力蛋白分子也可以发挥力生成功能而不会出现任何问题。

项目成果

キネシンは本当に歩くか:片足を怪我した分子モータータンパク質の運動過程の観察

用受伤的腿观察运动蛋白的运动过程真的会走路吗？

• 发表时间: 2004
• 期刊: 実験医学 22巻6号
• 作者: 加世田国与士