Mechano-chemical modeling of rotary motor molecules

• Project/Area Number: 19840028
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics/Chemical physics
• Research Institution: The University of Tokyo (2008); Kyoto University (2007)
• Principal Investigator: ARIGA Takayuki The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 助教 (30452262)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,105,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥405,000); Fiscal Year 2008: ¥1,755,000 (Direct Cost: ¥1,350,000、Indirect Cost: ¥405,000); Fiscal Year 2007: ¥1,350,000 (Direct Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 生体分子モーター / 自己組織化 / 1分子計測 / エネルギー変換 / 生物物理

Research Abstract

回転分子モーターであるF1の反応力学モデルの構築を目指し、申請者が独自に開発した個々の触媒サブユニットへ特異的に変異を導入するハイブリッドF1の再構成手法を用いて、分子の内部状態の解釈まで可能にした1分子回転観察系を構築した。様々な変異体を用いたハイブリッドF1の回転について、新たに開発した角度解析プログラムを用いて解析を行った結果、これまで発見されていなかった新規回転ステップの素過程(約20度のサブ-サブステップ)が、各種変異体で普遍的に起こる事象であることが確認できた。この結果は、F1という回転分子モーターの回転メカニズムにとっての新たな発見となるだけでなく、生体分子機械がいかにして反応を力学運動に変換しているかを解き明かす鍵となる成果である。

Research Products

• [Journal Article] 回転モーターF1の分子内協同作用-ハイブリッド変異体を用いて- (2009)
  • Author(s): 有賀隆行
  • Journal Title: 生物物理 49 Pages: 80-83
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous measurement of nucleotide occupancy and mechanical displacement in myosin-V (2009)
  • Author(s): T. Komori, S. Nishikawa, T. Ariga, A.H. Iwane, T. Yanagida
  • Journal Title: a processive molecular motor 98
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 回転モーターF_1の分子内協同作用-ハイブリッド変異体を用いて- (2009)
  • Author(s): 有賀隆行
  • Journal Title: 生物物理 49 Pages: 80-83
  • NAID: 10025975502
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous measurement of nucleotide occupancy and mechanical displacement in myosin-V, a processive molecular motor. (2009)
  • Author(s): T. Komori, S. Nishikawa, T. Ariga, A. H. Iwane, T.
  • Journal Title: Biophysical Journal 96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The concerted nature between three catalytic subunits driving the F1 rotary motor (2008)
  • Author(s): T. Ariga
  • Journal Title: Biosystems 93 Pages: 68-77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement system for simultaneous observation of myosin V chemical and mechanical events (2008)
  • Author(s): T. Komori, S. Nishikawa, T. Ariga, A.H. Iwane, T. Yanagida
  • Journal Title: Biosystems 93 Pages: 48-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The concerted nature between three catalytic subunits driving the F_1 rotary motor (2008)
  • Author(s): T. Ariga
  • Journal Title: Biosystems 93 Pages: 68-77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement system for simultaneous observation of myosin V chemical and mechanical events (2008)
  • Author(s): T, Komori, S. Nishikawa, T. Ariga, A. H. Iwane, T.
  • Journal Title: Biosystems 93 Pages: 48-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] F1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential mechanism using all three catalytic subunits (2007)
  • Author(s): T. Ariga, E. Muneyukil, M. Yoshida
  • Journal Title: Nature structural and molecular biology 14 Pages: 841-846
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential mechanism using all three catalytic subunits (2007)
  • Author(s): Takayuki Arigal, Eiro Muneyukil, Masasuke Yoshida
  • Journal Title: Nature structural & molecular biology 14 Pages: 841-846
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 回転分子モーターF1の分子内協同(協調)作用 (2009)
  • Author(s): 有賀隆行
  • Organizer: バイオ操作→1分子/研究 & 見学会
  • Place of Presentation: 理化学研究所横浜研究所免疫・アレルギー科学総合研究センター(招待講演)
  • Year and Date: 2009-01-30
• [Presentation] αサブユニット変異体を導入したハイブリッドF1の非対称な回転 (2008)
  • Author(s): 有賀隆行、宗行英朗、吉田賢右
  • 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] αサブユニット変異体を導入したハイブリッドF_1の非対称な回転 (2008)
  • Author(s): 有賀隆行, 宗行英朗, 吉田賢右
  • 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] F1の逐次的な回転機構と新モデルについて (2008)
  • Author(s): 有賀隆行、宗行英朗、吉田賢右
  • Organizer: 理論と実験研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] F_1の逐次的な回転機構と新モデルについて (2008)
  • Author(s): 有賀隆行, 宗行英朗, 吉田賢右
  • Organizer: 理論と実験研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] F1-ATPase rotates by an asymmetric (2008)
  • Author(s): T. Ariga, E. Muneyuki, M. Yoshida
  • Organizer: sequential three-site mechanism, Gordon Research Conferences, Musle & Molecular Motors
  • Place of Presentation: Colby-Sawyer College New London, NH, USA
  • Year and Date: 2008-06-29
• [Presentation] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential three-site mechanism (2008)
  • Author(s): T. Ariga, E. Muneyuki, M..Yoshida
  • Organizer: Gordon Research Conferences, Musle & Molecular Motors
  • Place of Presentation: COlby-Sawyer College New London, NH, USA
  • Year and Date: 2008-06-29
• [Presentation] F1-ATPase rotates by an asymmetric (2008)
  • Author(s): T. Ariga, E. Muneyuki, M. Yoshida
  • Organizer: sequential three-site mechanism, Biophysical Society 52nd Annual Meeting
  • Place of Presentation: Long Beach, Calfornia, USA
  • Year and Date: 2008-02-05
• [Presentation] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential three-site mechanism (2008)
  • Author(s): Takayuki Ariga, Eiro Muneyuki, Masasuke Yoshida
  • Organizer: Biophysical Society 52nd Annual Meeting
  • Place of Presentation: Long Beach, Calfornia, USA
  • Year and Date: 2008-02-05
• [Presentation] F1-ATPaseは3つの部位での非対称で連続的な機構で回転する (2007)
  • Author(s): 有賀隆行
  • 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: 2007-12-23
• [Presentation] F_1-ATPaseは3つの部位での非対称で連続的な機構で回転する。 (2007)
  • Author(s): 有賀隆行
  • 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: 2007-12-23
• [Presentation] 分子モーターの協同的作用とその制御 (2007)
  • Author(s): 有賀隆行
  • Organizer: 理論と実験研究会
  • Place of Presentation: 広島大学大学院理学研究科
  • Year and Date: 2007-10-13
• [Presentation] Measurement system for mechano-chemical coupling : Combining optical tweezers and fluorescent microscopy (2007)
  • Author(s): T. Ariga, T. Komori, S. Nishikawa, A.H. Iwane, T. Yanagida
  • Organizer: BIOCOMP 2007
  • Place of Presentation: イタリアビエトリスルマーレ
  • Year and Date: 2007-09-30
• [Presentation] Measurement system for mechano-chemical coupling: Combining optical tweezers and fluorescent microscopy (2007)
  • Author(s): Takayuki Ariga, Tomotaka Komori, So Nishikawa, Atsuko H. Iwane, Toshio Yanagida
  • Organizer: BIOCOMP2007
  • Place of Presentation: イタリア ビエトリスルマーレ
  • Year and Date: 2007-09-30
• [Presentation] 生体分子モーター : その協同的な働きによる力発生と制御機構 (2007)
  • Author(s): 有賀隆行
  • Organizer: 非線形動力学コロキウム
  • Place of Presentation: 京都大学基礎科学研究所(招待講演)
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] 回転分子モーターの協同的なメカニズムについて (2007)
  • Author(s): 有賀隆行
  • Organizer: 第一回ソフトマター物理若手勉強会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Book] Single Molecule Techniques : A Laboratory Manual (2007)
  • Author(s): S. Nishikawa, T. Komori, T. Ariga, T. Okada, Y. Ishii, and T. Yanagida
  • Publisher: Imaging and nanomanipulation of an actomyosin motor
• [Book] "Single Molecule Techniques: A Laboratory Manual" P. R. Selvin and T. Ha eds., (2007)
  • Author(s): S. Nishikawa, T. Komori, T. Ariga, T. Okada, Y. Ishii, and T. Yanagida
  • Total Pages: 650
  • Publisher: Cold Spring Harbor Laboratory Press.