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溶媒からエネルギーを取り込んでエントロピー的駆動力を利用する分子モーター

Research Project

Project/Area Number 18031033
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

宗行 英朗  Chuo University, 理工学部, 准教授 (80219865)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords一分子計測 / 生物物理 / 分子モーター / 整遥らぎ / 活性化エネルギー / 熱揺らぎ
Research Abstract

平成19年度はF_1-ATPaseモーターの一分子観察用顕微鏡に,部品からくみ上げた温度調節装置を組み込んだ.不凍液を循環させることにより,約4℃での回転観察が可能になり,Kmよりはるかに高いATP濃度(2mM)でもステップ回転が起こることが観察された.このステップは,ATPの結合待ちの角度で起こるものであるが,ATPの濃度が十分高いことから溶液中のATPがF_1に衝突するまでの待ち時間ではあり得ない.つまりそれ以外の今まで未知だったイベントを反映しているはずである.このイベントとATPの結合のイベントの関係を知るために,ATP待ちの時間が同じくらいの長さになる様にATPの濃度を落として観察を行ったが,dwell time histogramはきれいな単一の指数関数で近似された.これは溶液中からのATPの衝突が早い解離のためにほぼ平衡になってから次のイベントが起こっていることを強く示唆する.つまり,比較的熱エネルギーによる活性化が小さくても進むATPの最初の結合が(非常に早く)ほぼ平衡に達した後に,温度依存性の大きい,つまり熱揺らぎの助けが必要なプロセスがあり,おそらくそのプロセスがステップ運動だということである.既に他研究室でも同じように低温での観察がされており,低温で見えている遅いプロセスがADPの解離であることが示唆されている.現在その点についても更に慎重な検討を進めている.まだ論文発表には至っていないが,本研究計画の趣旨に添って研究が進んでいる.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Temperature Dependence of the Rotation and Hydrolysis Activities of F_1-ATPase.2008

    • Author(s)
      Furuike, S・Adachi, K・Sakaki, N・Shimo-Kon, R・Itoh, H・Muneyuki, E・Yoshida, M・Kinosita, K.
    • Journal Title

      Biophys. J. (Epub ahead of print)

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of external torque on the ATP-driven rotation of F_1ATPase.2008

    • Author(s)
      Watanabe-Nakayama, T・Toyabe, S・Kudo, S・Sugiyama, S・Yoshida, M・Muneyuki, E.
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 366(4)

      Pages: 951-957

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential mechanism using all three catalytic subunits.2007

    • Author(s)
      Ariga, T・Muneyuki, E・Yoshida, M.
    • Journal Title

      Nat. Struct. Mol. Biol. 14(9)

      Pages: 841-846

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生体膜における水素イオン濃度勾配の利用2007

    • Author(s)
      宗行 英朗
    • Journal Title

      化学と教育 Vol. 55, No. 12

      Pages: 610-613

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Single Molecule Energetics of F_1-ATPase Motor2007

    • Author(s)
      Muneyuki E, Watanabe-Nakayama T, Suzuki T, Yoshida M, Nishizaka T, Noji H
    • Journal Title

      Biophys J. 92・5

      Pages: 1806-1812

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] AFM and TEM observations of alpha-helix to beta-sheet conformational change occurring on carbon nanotubes.2006

    • Author(s)
      Sugiyama Y, Inoue Y, Muneyuki E, Haneda H, Fujimoto M
    • Journal Title

      J Electron Microsc (Tokyo) 55・3

      Pages: 143-149

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Kinetic mechanism of quinol oxidation by cytochrome bd studied with ubiquinone-2 analogs2006

    • Author(s)
      Matsumoto Y, Muneyuki E, Fujita D, Sakamoto K, Miyoshi H, Yoshida M, Mogi T
    • Journal Title

      J Biochem (Tokyo) 139・4

      Pages: 779-788

    • NAID

      10018845925

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      宗行英朗, 辻洋介, 杉田有治
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      近畿大学東大阪キャンパス
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      パシフィコ横浜(横浜市)
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      第45回日本生物物理学会年会
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      パシフィコ横浜(横浜市)
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      中山 (渡部) 隆宏, 吉田 賢右, 杉山 滋, 工藤 成史, 宗行 英朗
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      パシフィコ横浜(横浜市)
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      田母神 淳, 菊川 峰志, 宮内 正二, 宗行 英朗, 加茂 直樹
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
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      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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