ミオシンVでATPを合成する

• Project/Area Number: 18779003
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西川 宗 阪大, 生命機能研究科 (60402997)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2007: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2006: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: ミオシン / ATP合成 / 1分子

Research Abstract

ミオシンはATP加水分解の化学エネルギーを力学エネルギーに変換し、アクチン上を一方向に運動する。この運動の内部はATPaseと共役したナノメートルサイズのステップであり、自然のナノマシンの動作原理の解明は、緻密にプログラムされたATP加水分解と力発生の関係を読み解くことである。従来のミオシン研究の多くは運動の詳細な計測に注力したが(むろん多くの情報が蓄積されたが)動作原理の解明には至っていない。
本研究は「ミオシンの力学エネルギーを逆流させて、ADPとリン酸の脱水縮合反応(ATPの合成)に挑戦」する。ナノメートルサイズのミオシンの運動を、サブナノメートル精度のピエゾ制御ステージと音響光学偏向器(以下AOD)制御のレーザートラップで後方に牽引し、生成した極少数のATP分子をフェムトリッターチャンバー法で検出する。
研究開始初年度の達成目標は、ミオシンを牽引するためのフィードバック制御プログラムの作成と、リニアモーター計測に最適な形状のフェムトチャンバーの作製である。現在までに、ポジションセンサーから検出したミオシンの位置信号をUSB経由でPCに転送し、ソフトウェアベースでピエゾステージ・AODへ帰還信号を与えることに成功している。今後、この回路の性能を最大限に引き出すために、位置検出光学系をBFP法に改良する予定である。また、野路研究室の榊原らとの共同実験により、親水性皮膜を施したPDMS製フェムトチャンバーの作製にも成功している。

Research Products

• [Journal Article] Imaging of cooperative motion on a simulated energy landscape. (2007)
  • Author(s): V.V.Yakovlev, S.Nishikawa, T.Yanagida
  • Journal Title: Proc. SPIE "Nanoscale Imaging, Spectroscopy, Sensing and Actuation for Biomedical Applications IV" 6447-12
• [Journal Article] A unique mechanism for the processive movement of single-headed myosin-IX. (2006)
  • Author(s): Nishikawa M, Nishikawa S, Inoue A, Iwane AH, Yanagida T, Ikebe M
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 343 Pages: 1159-1164
• [Book] 日本臨床(2月号) (2007)
  • Author(s): 西川 宗
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 全反射蛍光顕微鏡技術(TIRFM)