糖質加水分解サイボーグリニア分子モーターの創生
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
16H00789
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
飯野 亮太 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (70403003)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 分子モーター / タンパク質工学 / １分子計測 / １分子計測(SMD) / タンパク質デザイン / 分子機械 / バイオマス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．リニア分子モーターキチナーゼのキチナーゼの運動方向性を変える試み
キチナーゼには、キチンを還元末端および非還元末端から分解するChiAとChiBの二種類が存在する。キチナーゼの運動方向性を決める仕組みを明らかにするため、野生型の酵素をどこまで改変しても一方向に運動できるのかの検証を行った。まず、ChiAのキチン結合モジュールの表面に存在する芳香族アミノ酸をアラニンに変異させたChiA W69A、およびChiA W69A/W33Aを作製した。高速AFM１分子観察の結果、これらの変異体は野生型と同じ方向に運動することが明らかとなった。また生化学アッセイにおいて、野生型よりも有意に低いキチン分解活性を示した。しかしながら予想外に、高速AFM１分子観察では野生型よりも高い運動速度を示した。この結果から、キチンへの親和性（結合速度定数）と運動速度にトレードオフの関係があることが示唆された。現在、このトレードオフの関係を実証するため、１分子蛍光観察により結合速度定数の定量計測を行っている。
２．リニア分子モーターキチナーゼの１分子計測
キチナーゼの運動素過程である１ナノメートルのステップを可視化することに成功した。また、様々な基質結合状態のキチナーゼのX線結晶構造解析、および決定した構造を元にした全原子分子動力学シミュレーションを行い、基質結合サイトにおける糖鎖のダイナミックな動きと結合エネルギーを見積もることに成功した。これらの複合的な取り組みにより、キチナーゼの化学力学共役の素過程の詳細を解明することに成功した。さらに、キチナーゼの一方向性の運動のメカニズムとして“Burnt-bridge”機構を提案した。これらにより、キチナーゼがセルラーゼに比べて10倍速い速度で運動する仕組みを明らかにした。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Single-molecule imaging analysis of binding, processive movement, and dissociation of cellobiohydrolase Trichoderma reesei Cel6A and its domains on crystalline cellulose2016
Author(s)
Nakamura A, Tasaki T, Ishiwata D, Yamamoto M, Okuni Y, Visootsat A, Maximilien M, Noji H, Uchiyama T, Samejima M, Igarashi K, Iino R
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 291
Issue: 43
Pages: 22404-22413
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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