Functional and Structural Relationship of V-ATPase Revealed by Single-Molecule Observation
| Project/Area Number |
21K15060
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
大友 章裕 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (30886560)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | １分子計測 / V-ATPase / 分子モーター / エネルギー変換 / ナトリウムポンプ / ナトリウムイオンポンプ |
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| Outline of Research at the Start |
代表的な分子モータータンパク質であるV-ATPaseは、ATPの加水分解エネルギーを回転運動へと変換し標的イオンを能動輸送する。V-ATPaseは生体分子による高効率エネルギー変換素子として注目されており、その作動原理解明は分子モータータンパク質研究において重要な課題である。しかしこれまでV-ATPase全複合体での機能と構造の相関を明らかにできた例はなく、特にイオン輸送と回転運動の関係はほとんどわかっていない。本研究計画では、高精度の１分子回転計測および光照射によるATP合成系を新たに構築し、機能と直結した構造ダイナミクスを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナトリウム輸送性EhV-ATPaseの機能と回転運動の相関を明らかにすることを目的とした。全反射型暗視野顕微鏡を用いて、金ナノ粒子をプローブとして付加したEhV-ATPase全複合体の１分子回転観察を行った。回転ステップを可視化するために、イオン輸送部位に変異導入を行い、イオン結合が律速となる変異体を作製した。様々な基質濃度下での１分子回転観察を行い、イオン輸送と共役した回転ステップを初めて明らかにした。EhV-ATPaseがナトリウムイオン駆動力によってATPを合成するのかについても検証し、EhV-ATPaseがATPを合成することを初めて実証した。また、EhV-ATPaseにおける輸送イオン選択機構についても考察し、タンパク質工学によってナトリウムイオン輸送性からプロトン輸送性のEhV-ATPaseを創生することができた。これらの成果は分子モータータンパク質による生体内エネルギー変換機構の理解に寄与するものである。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
