膜電位駆動型分子モーターの運動制御機構の解明

• Project Area: Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
• Project/Area Number: 15H01312
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 渡邉 力也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (30540108)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000); Fiscal Year 2016: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2015: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 生物物理 / 膜電位制御 / 1分子計測 / ATP合成酵素 / マイクロ・ナノデバイス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、膜電位駆動型分子モーターのための新しい1分子計測・操作技術を開発し、その作動原理の解明を目指してた。具体的には、F型ATP合成酵素を測定対象の中心とし、それら運動の基本的な性質と、素晴らしい異種エネルギー変換機構の解明を目指した。本研究により、i)F型ATP合成酵素の1分子解析のための要素技術群の開発(Lab Chip 2016)、ii) 膜電位の定量制御技術の開発に成功した。また、測定対象を拡張するため、P型ATPaseの一種であるH+/K+ ATPaseのための1分子計測技術の開発も行った(未発表)。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Arrayed water-in-oil droplet bilayers for membrane transport analysis (2016)
  • Author(s): Watanabe, R., Soga, N., Hara, M., & Noji, H
  • Journal Title: Lab on a Chip Volume: NA Issue: 16 Pages: 3043-3048
  • DOI: 10.1039/c6lc00155f
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Single molecule analysis of membrane transporter activity by using a microsystem (2016)
  • Author(s): Watanabe, R., Soga, N., Ohdate, S., & Noji, H.
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: NA
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel nano-device to measure voltage-driven membrane transporter activity (2016)
  • Author(s): Watanabe, R., Soga, N., & Noji, H.
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nanotechnology Volume: 15 Issue: 1 Pages: 70-73
  • DOI: 10.1109/tnano.2015.2498167
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ATP hydrolysis assists Phosphate release and promotes reaction ordering in F1-ATPase (2015)
  • Author(s): Li, C. B., Ueno, H., Watanabe, R., Noji, H., & Komatsuzaki, T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 10223-10223
  • DOI: 10.1038/ncomms10223
  • NAID: 120005702360
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Attolitre-sized lipid bilayer chamber array for rapid detection of single transporters (2015)
  • Author(s): Soga, N., *Watanabe, R., & Noji, H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 11025-11025
  • DOI: 10.1038/srep11025
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 生体膜マイクロチップを利用したトランスポーターの高感度機能解析 (2017)
  • Author(s): 渡邉力也
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台、日本
  • Invited
• [Presentation] マイクロチップが実現する膜輸送体の高感度構造機能解析 (2017)
  • Author(s): 渡邉力也
  • Organizer: 第97回日本化学会春季年会
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Invited
• [Presentation] Single molecule analysis of membrane protein activities (2017)
  • Author(s): Rikiya Watanabe
  • Organizer: 第64回日本応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Invited
• [Presentation] 生体膜マイクロチップを利用した膜輸送体の超高感度活性イメージング (2016)
  • Author(s): 渡邉力也
  • Organizer: 第370回CBI学会講演会「分子イメージングと創薬」
  • Place of Presentation: 東京大学、東京都、文京区
  • Year and Date: 2016-03-03
  • Invited
• [Presentation] マイクロチップが実現する膜輸送体の高感度構造機能解析 (2016)
  • Author(s): 渡邉力也
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Invited
• [Presentation] Artificial cell-membrane microsystems for highly sensitive analysis of membrane proteins (2016)
  • Author(s): Rikiya Watanabe
  • Organizer: Cold Spring Harbor Conferences Asia “Synthetic Biology”
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Single molecule analysis of FoF1-ATP synthase (2016)
  • Author(s): 渡邉力也
  • Organizer: 第54回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 筑波、日本
  • Invited
• [Presentation] Novel micro-device for highly sensitive analysis of membrane transporters (2015)
  • Author(s): Watanabe, R.
  • Organizer: The 25th Hot Spring Harbor International Symposium “Cutting Edge of Technical Innovations in Structural and Systems Biology”
  • Place of Presentation: 九州大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2015-11-14
  • Invited
• [Presentation] マイクロチップを利用した膜輸送体の超高感度活性計測システム (2015)
  • Author(s): 渡邉力也
  • Organizer: CBI学会2015年大会 先端計測技術
  • Place of Presentation: タワーホール船堀、東京都、江戸川区
  • Year and Date: 2015-10-29
  • Invited
• [Presentation] Heterogeneous energy conversion mechanism of F1-ATPase (2015)
  • Author(s): Watanabe, R.
  • Organizer: 第53回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 金沢大学、石川県、金沢市
  • Year and Date: 2015-09-14
  • Invited
• [Presentation] Novel nano-device to measure voltage-driven membrane transporter activity (2015)
  • Author(s): Watanabe, R.
  • Organizer: 15th International Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2015)
  • Place of Presentation: Angelicum Congress Center、イタリア、ローマ
  • Year and Date: 2015-07-27
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] マイクロリアクタチップおよびその製造方法 (2017)
  • Inventor(s): 渡邉力也, 曽我直樹, 野地博行
  • Industrial Property Rights Holder: 渡邉力也, 曽我直樹, 野地博行
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2017-040664
  • Filing Date: 2017-03-03