生物分子モーター1分子のメガヘルツ応答計測と熱ラチェット型メカニズムの解明

测量单个生物分子马达的兆赫兹响应并阐明热棘轮机制

基本信息

批准号：
18710110
负责人：
西山雅祥
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、生物分子モーターがどのようにして、化学エネルギーを力学エネルギーへと変換しているのか、その仕組みを明らかにすることにある。キネシンは、細胞内の物質輸送を担う代表的な分子モーターであり、ATPを加水分解しながら微小管に沿ってステップ状の変位を発生させている。研究代表者はこれまでより、光ピンセットを用いたナノメートル計測装置を用いて、キネシン1分子の力学計測を行ってきた。本年度は、1)従来よりも分解能を向上させたナノメートル計測系の構築と、2)キネシンのステップ状変位を元にした運動解析を行った。前者については、従来までの分解能では捉えられなかった変位検出を目標に、分子モーターの動きの指標となるビーズからS/Nの高い像を形成させる暗視野照明型の光学系開発に取り組んだ。レーザー光をリング状に拡げた輪帯照明の光学系を構築したが、現状ではビーズから得られる散乱強度が不十分であり、さらなる光学系の改良が必要である。また、後者については、様々なATP濃度で計測したキネシンのステップ状変位の解析を行ったところ、キネシンが前後にステップする比にはATP濃度依存性が見られ、全ての力領域において、低ATP濃度下では前方方向にステップする頻度が少なくなる傾向が見られた。これは、力による微小管からの解離現象が含まれることに起因する。モデル解析を行ったところ、キネシンは負荷に抗して運動している際には一つのモータードメインを介して微小管に結合していることが示唆された。

这项研究的目的是阐明生物分子马达如何将化学能转化为机械能。驱动蛋白是负责细胞内物质运输的典型分子马达，在水解 ATP 的同时沿着微管产生阶梯状位移。首席研究员一直在使用光镊纳米测量装置测量单个驱动蛋白分子的动力学。今年，我们1）构建了一个分辨率比以前更高的纳米测量系统，2）根据驱动蛋白的阶梯位移分析了其运动。对于前者，我们致力于开发一种暗视场照明型光学系统，该系统可以从珠子形成高信噪比图像，作为分子马达运动的指示器，目的是检测用光传感器无法检测到的位移。常规分辨率。尽管我们已经构建了将激光传播为环形的环形照明光学系统，但目前从珠子获得的散射强度还不够，需要对光学系统进行进一步改进。关于后者，当我们分析在不同 ATP 浓度下测得的驱动蛋白的阶梯式位移时，我们发现驱动蛋白来回步进的比例取决于 ATP 浓度，并且在所有力区域中，低 ATP 浓度下，有向前迈步的频率有减少的趋势。这是因为涉及力诱导的微管解离。模型分析表明，在对抗负载的运动过程中，驱动蛋白通过单个运动域与微管结合。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

イオンの流れで駆動する生物分子モーター

离子流驱动的生物分子马达

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
化学 62・2
影响因子：
0
作者：
Nishiyama M.;Kimura Y.;Terazima M.;鈴木正康(分担執筆);西山雅祥
通讯作者：
西山雅祥

高圧力顕微鏡の開発と生体システムへの応用

高压显微镜的研制及其在生物系统中的应用

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hirohide Saito;Tamiko Minamisawa;Takao Yamori;Kiyotaka Shiba;西山雅祥
通讯作者：
西山雅祥

Microscopic Analysis of kinesin-microtubule complex under high hydrostatic pressures.

高静水压下驱动蛋白-微管复合物的显微分析。

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Biophysical Journal
影响因子：
3.4
作者：
Nishiyama M.;Kimura Y.;Terazima M.
通讯作者：
Terazima M.

Development of a high-pressure microscope and its application to biological systems.

高压显微镜的开发及其在生物系统中的应用。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proceedings of International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science.
影响因子：
0
作者：
Nishiyama M.;Kimura.Y.;Nishiyama Y.;Terazima M.
通讯作者：
Terazima M.