Molecular Energetics of Protein Motors
蛋白质马达的分子能量学
基本信息
- 批准号:06304052
- 负责人:
- 金额:$ 10.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
- 财政年份:1994
- 资助国家:日本
- 起止时间:1994 至 1996
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Energetic aspects of protein motors were investigated by various methods including microwave-dielectric spectroscopy and calorimetry of myosin motors hydrolyzind ATP,direct observation of simgle kinesin molecules moving along microtubules, imaging of individual ATP turnovers by single myosin molecules, small-angle X-ray diffeaction of myosin molecules with diffrrent bound nucleotides, X-ray diffraction of muscle, X-ray crystallography of myosin complexed with different nucleotides, diffusion-enhanced fluorescence resonance energy transfer of actin molecules, simulation of solvation free-energy of protein motors, fluctuation analysis of kinesin sliding along microtubule, stereo-photogramtry of quick-freeze deep-etch replica images of motor proteins, and site-directed mutagenesis of motor proteins. These studies indicate that :1.the myosin surface hydrophobicity change plays a crucial role in the enthalpy-entropy compensation effectc observed in the steps of myosin ATP hydrolysis ;2.protein motors can modulate the mode of coupling between chemical change (ATP hydrolysis) and mechanical output depending on load imposed on them. Thus, the energy of ATP hydrolys is somehow stored in the motor protein, which is used fractionally at each power stroke cycle. This would mean that the protein motor operate with energy conversion efficiency as high as more than 50% using the energy input comparable to or marginally above the thermal energy ;3.Of two negative potential sites of actin molecule surface, one around the myosin binding site while the other site around the phalloidin binding site is not significantly affected ;4.an effective diffusion coefficient from displacement fluctuations of a sliding filament obtained from its single noisy trajectory is a useful parameters for constructing the models for mechanochemical coupling.
通过各种方法研究了蛋白质马达的能量方面,包括微波介电谱和肌球蛋白马达水解酶 ATP 的量热法、直接观察沿微管移动的单个驱动蛋白分子、单个肌球蛋白分子对单个 ATP 周转的成像、小角度 X 射线衍射具有不同结合核苷酸的肌球蛋白分子、肌肉的 X 射线衍射、与不同核苷酸复合的肌球蛋白的 X 射线晶体学,肌动蛋白分子的扩散增强荧光共振能量转移、蛋白质马达的溶剂化自由能模拟、驱动蛋白沿微管滑动的波动分析、马达蛋白的快速冷冻深蚀刻复制品图像的立体摄影以及定点诱变运动蛋白。这些研究表明:1.肌球蛋白表面疏水性的变化在肌球蛋白ATP水解步骤中观察到的熵补偿效应中起着至关重要的作用;2.蛋白质马达可以调节化学变化(ATP水解)与化学变化之间的耦合模式。机械输出取决于施加在其上的负载。因此,ATP 水解的能量以某种方式存储在运动蛋白中,在每个动力冲程循环中部分使用。这意味着,使用与热能相当或略高于热能的能量输入,蛋白质马达的能量转换效率高达 50% 以上;3.肌动蛋白分子表面的两个负电势位点中,一个位于肌球蛋白结合位点周围而鬼笔环肽结合位点周围的其他位点没有受到显着影响;4.从其单一噪声轨迹获得的滑动丝位移波动的有效扩散系数是构建机械化学耦合模型的有用参数。
项目成果
期刊论文数量(47)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
E.Katayama,G.Scott-Woo & M.Ikebe: "Effect of caldesmon on the assembly of smooth muscle myosin" J.Biol.Chem.270. 3319-3925 (1995)
E.片山,G.斯科特-吴
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
A.Ishijima,Y.Harada,H.Kojima,T.Funatsu,H.Higuchi & T.Yanagida: "Multiple-and Single-molecule analysis of the actomyosin motor using nanometer-piconewton manipulation with a microneedle : Unitary step and force." Biophys.J.70. 383-400 (1996)
A.石岛、Y.原田、H.小岛、T.船津、H.樋口
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K.Saito & T.Yanagida: "Movement of Single Myosin Filaments and Myosin Step Size on an Actin Filament Suspended in Solution by a Laser Trap" Biophysical Journal. 66. 769-777 (1994)
斋藤康
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Miki & T.Kouyama: "Domain motion in Actin:Determination of Interdomain Distance Distributions by Time-Resolved Fluorescence Energy Transfer." Biophys.J.(印刷中).
M.Miki 和 T.Kouyama:“肌动蛋白中的域运动:通过时间分辨荧光能量转移确定域间距离分布。”(出版中)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Saeki,K.et al.: "Tropomyosin-Binding Site (s) on the Dictyostelium Actin Surface As Identified by Site-Directed Mutagenesis" Biochemistry. 35. 14465-14472 (1996)
Saeki,K.et al.:“通过定点诱变鉴定的盘基网柄菌肌动蛋白表面上的原肌球蛋白结合位点”生物化学。
- DOI:
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