Energy transduction mechanism of kinesin as studied by simultaneous single molecule measurement of conformational change and force production

• Project/Area Number: 18687009
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: TOMISHIGE Michio The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 准教授 (50361530)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥21,450,000 (Direct Cost: ¥16,500,000、Indirect Cost: ¥4,950,000); Fiscal Year 2008: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2007: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2006: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
• Keywords: 一分子計測 / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 分子機械 / 分子モーター / 構造変化 / 光ピンセット / 一分子計測(SMD) / 生物物理

Research Abstract

運動中のキネシンに負荷をかけ、そのときの構造状態を観察するための実験系を構築した。まずキネシン2量体の尾部に微小管に結合した後解離できない変異体頭部をつけることにより、運動を束縛して負荷をかけることに成功した。また一分子FRET法を用いることにより、運動中のキネシンの構造変化を検出することに成功した。これらを組み合わせることによって、キネシンの力発生の原因となる構造変化を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Intramolecular strain coordinates kinesin stepping behavior along microtubules (2008)
  • Author(s): A. Yildiz, M. Tomishige, A. Gennerich, R. D. Vale
  • Journal Title: Cell 134 Pages: 1030-1041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation of mitotic kinesin by microtubule bundling (2008)
  • Author(s): M. Tomishige
  • Journal Title: J. Cell Biol. 182 Pages: 417-419
• [Journal Article] 細胞内輸送を担う分子モーターの運動機構 (2008)
  • Author(s): 富重道雄
  • Journal Title: 生体の科学 59 Pages: 362-363
• [Journal Article] Intramolecular strain coordinates kinesin stepping behavior along microtubules (2008)
  • Author(s): A. Yildiz
  • Journal Title: Cell 134 Pages: 1030-1041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation of mitotic kinesin by microtubule bundling (2008)
  • Author(s): M. Tomishige
  • Journal Title: J. Cell Biol 182 Pages: 417-419
• [Journal Article] How kinesin waits between steps (2007)
  • Author(s): T. Mori, R. D. Vale, M. Tomishige
  • Journal Title: Nature 450 Pages: 750-754
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] How kinesin waits between steps. (2007)
  • Author(s): T. Mori
  • Journal Title: Nature 450 Pages: 750-754
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-molecule observations of neck linker conformational changes in the kinesin motor protein (2006)
  • Author(s): M. Tomishige, N. Stuurman, R. D. Vale
  • Journal Title: Nat. Struct. Mol. Biol. 13 Pages: 887-894
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 一分子計測法によって明らかになったモータータンパク質キネシンの二足歩行の仕組み (2006)
  • Author(s): 富重道雄
  • Journal Title: 物性研究 85 Pages: 624-629
• [Journal Article] Single molecule observations of the neck linker conformational changes in the kinesin motor protein. (2006)
  • Author(s): Michio Tomishige, Nico Stuurman, Ronald D. Vale
  • Journal Title: Nature Structural and Molecular Biology 13・10 Pages: 887-894
• [Presentation] キネシンのATP加水分解反応に対するネックリンカーの役割 (2009)
  • Author(s): 凌霄, 森徹平, 牧野司, 富重道雄
  • Organizer: 生体運動研究合同班会議
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
  • Year and Date: 2009-01-09
• [Presentation] 負荷存在下でのキネシンの構造状態の一分子FRET観察 (2008)
  • Author(s): 小橋川翔太, 中島理子, 富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-04
• [Presentation] キネシン2量体の前後の頭部へのATP結合の可視化 (2008)
  • Author(s): 凌霄, 森徹平, 中島理子, 富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-04
• [Presentation] 負荷存在下でのキネシンの構造状態の-分子FRET観察 (2008)
  • Author(s): 小橋川翔太、中島理子、富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-04
• [Presentation] 単頭と双頭のキネシン分子モーターによる協調的運動 (2008)
  • Author(s): 尾世川麻里奈、小橋川翔太、森徹平、富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] 微小管上を歩く分子モーターキネシンの運動の仕組み (2008)
  • Author(s): 富重道雄
  • Organizer: 第30回北海道大学獣医学学術交流基金群講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] 二足歩行する分子モーターキネシンから見えてきたエネルギー変換機構 (2007)
  • Author(s): 富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会シンポジウム「生体モーターの多様性と同一性」
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-23
• [Presentation] 二足歩行する分子モーターキネシンから見えてきたエネルギー変換機構 (2007)
  • Author(s): 富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-23
• [Presentation] 2分子を連結させたキネシン複合体の協調的運動の観察 (2007)
  • Author(s): 小橋川翔太, 森徹平, 富重道雄
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] Single molecule structural observations of the molecular motor kinesin (2007)
  • Author(s): M. Tomishige
  • Organizer: COE International Symposium on "Strongly-Correlated Applied Physics"
  • Place of Presentation: 東京大学武田ホール
  • Year and Date: 2007-09-29
• [Presentation] Single molecule observations of structural changes in a "walking" motor protein (2006)
  • Author(s): M. Tomishige
  • Organizer: Ninth Annual Japanese-American Kavli Frontiers of Science Symposium
  • Place of Presentation: Beckman Center, Irvine, CA, USA
  • Year and Date: 2006-12-09