ヘテロ2量体を用いた双頭ミオシンVの協調した働きによる運動機能の1分子観察

使用异二聚体通过双头肌球蛋白 V 的协调作用来单分子观察运动功能

• 批准号: 04J07647
• 负责人: 有賀 隆行
• 金额: $ 5.76万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J07647/
• 关键词: 1分子観察; ミオシンV; 光ピンセット; 一分子生物学; 生体分子モーター; エネルギー変換; コイルドコイル; 1分子生物学; 1分子観察; ミオシンV; 光ピンセット; 一分子生物学; 生体分子モーター; エネルギー変換; コイルドコイル; 1分子生物学

ミオシンVは、その2つのモータードメインが交互にATPを加水分解し、協調した働きをすることでアクチン線維上を数μmに渡り連続的に運動する。本研究は、このミオシンVの変異体を1分子観察することにより、その仕組みの解明を目的として研究を行った。昨年度までは、主に1分子観察のための顕微鏡装置開発と改良を行った。この新しく開発した顕微鏡を用いてミオシンVの運動を観察することにより、蛍光性ATPを用いた加水分解の結合解離過程の可視化と、運動発生を同時に計測することに成功した。本年度は、再構成ミオシンVを用いて力・変位発生の詳細な1分子解析を行った。その結果、ミオシンVの連続的な運動機能を最大限に発揮するためには、モータードメインだけでなく、その後ろ側のコイルドコイルドメインも重要な役割を担っていることを新たに見出した。即ち、運動機能とその制御に蛋白質構造の自己組織化が直接関っていることを示唆する。この成果は、第44回日本生物物理学会(沖縄)および51st Annual meeting of Biophyscal Society(Baltimore, USA)に於いて発表を行った。それと平行して、いくつかのミオシンVの加水分解変異体の作製も行った結果、その運動機能を野生型よりも向上させる変異体を新たに発見した。この成果は日本分子生物学会2006フォーラム(名古屋)に於いて発表を行った。以上の結果から、ミオシンVの運動機能発現に於いて、蛋白質の全体構造の自己組織化と、モータードメインの加水分解部位に位置する数残基ATPの加水分解といった、ミクロからマクロへと繋がる普遍的な構造が見えてきた。化学反応エネルギーが運動発生といった力学的エネルギーに変換される生体分子モーターのエネルギー変換機構の一端を明らかにしたこれらの知見に、物理的解釈を加えて論文にまとめている(投稿準備中)。

肌球蛋白V是一种方法，其中两个运动结构域交替水解ATP，并以协调的方式作用，在肌动蛋白纤维上连续移动几次。这项研究的目的是通过观察一个分子来阐明该突变肌球蛋白V的机理。直到去年，我们主要开发并改进了用于单分子观察的显微镜设备。通过使用这种新开发的显微镜观察肌球蛋白V的运动，我们能够使用荧光ATP可视化水解的键离解过程，并同时测量运动产生。今年，我们使用重建的肌球蛋白V对力和位移产生进行了详细的单分子分析。结果，我们新发现的不仅是电机域，而且它背后的盘绕线圈域在最大化肌球蛋白V的连续运动功能中起着重要作用。它表明，它的蛋白质结构与Motioruntion的自动化无关。这项成就是在日本第44届生物物理学会（冲绳）和生物赛车协会（美国巴尔的摩）的第51届年度会议上提出的。同时，我们还创建了几种肌球蛋白V水解突变体，并发现了新的突变体，这些突变体在野生型上改善了其运动功能。该结果在日本分子生物学协会（Nagoya）的2006年论坛上提出。从以上结果来看，我们已经看到了普遍的微观到麦克罗结构，例如整体蛋白质结构的自组装和ATP水解的自我组装，该结构位于肌球蛋白V的表达中，位于运动域的水解位置。这些发现揭示了化学反应能量的一部分，例如，化学反应能量的一部分，例如，化学反应能量是基因构成的，例如，基因构成了机械化的构成，构成了机械的构成，构成了机械的构成，构成了机械的构成，构成了基因构成的，例如，构成了机械的能量机制。准备提交）。