天然の筋肉構造にヒントを得た再構成分子モーター繊維の作成と滑り運動の解析

• Project/Area Number: 18048035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 今福 泰浩 Kyushu University, 大学院・理学研究院, 助教 (70304722)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2007: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 分子モーター / キネシン / 自己組織化 / シンクロナイゼーション / 生物物理 / 分子機械 / 生物・生体工学 / マイクロマシン

Research Abstract

ミオシンロッドをもつキネシンキメラ分子とキャッチンを共重合させて長いキネシン繊維を再構成し、その上で微小管の滑り運動実験をおこなうことができる。この再構成キネシン繊維上ではキネシン頭部の向きがよくそろっているとかんがえられている。本年度は、さまざまなキネシンキメラの変異体をもちいて、再構成キネシン繊維上での微小管滑り速度の解析をおこなった。その結果、キネシンのネック部位がそこなわれていないばあいは、微小管の運動速度は運動方向によらず一定であるが、ネック部位に欠失があるばあいは、微小管が再構成キネシン繊維の中央にむかう方向の運動速度が、その反対方向(すなわちキネシン繊維の中心から離れる方向)の運動速度よりも、わずかに、しかしながら統計的に有意におおきいことがわかった。この結果は、キネシンの柔軟性、とくにその頭部め柔軟性にかんしてえられた重要な知見である。この研究結果をまとめた論文は現在投稿中である。
一方、これまでに行われた分子モーターの揺らぎ解析実験によってわかった性質、すなわち、「無負荷条件では分子モーターはシンクロナイズするが、高負荷条件では分子モーターは独立にはたらくこと」を説明する理論を確立するために、これまでに他の研究グループが撰案したいくつかの理論モデルの計算機シミュレーションをおこなった。その結果、これまでに提出されたモデルでは過去の揺らぎ解析実験を説明できないことがわかった。この研究結果は、研究論文としてJournal of Physical Chemistry Bに発表した。

Research Products

• [Journal Article] Anomalous Fluctuations in Sliding Motion of Cytoskeletal Filaments Driven by Molecular Motors: Model Simulations (2008)
  • Author(s): Y., Imafuku・N., Mitarai・K., Tawada・H., Nakanishi
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B 112 Pages: 1487-1493
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluctuations in sliding motion of cytoskeltal ifiament driven by molecular motors (2007)
  • Author(s): Y., Imafuku・N., Mitarai・K., Tawada・H., Nakanishi
  • Journal Title: MHS2007 1 Pages: 193-198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluctuation of actin sliding over myosin thick filaments in vitro (2006)
  • Author(s): N.Noda, Y. Imafuku, A. Yamada & K. Tawada
  • Journal Title: MHS2006 & Micro-Nano COE 1 Pages: 460-465
  • NAID: 130000091829
• [Presentation] 再構成キネシン繊維上での微小管滑り運動の方向と速度 (2007)
  • Author(s): 田場登志希、枝松正樹、鳥羽栞、今福泰浩、豊島陽子、太和田勝久、山田章
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] Fluctuations in sliding motion of cytoskeltal filament filament driven by molecular motors (2007)
  • Author(s): Y, Imafuku・N, Mitarai・K, Tawada・H, Nakanishi
  • Organizer: MHS2007 & Micro-Nano COE
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2007-11-12