Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
固体基質を分解するにはまず表面に吸着し、分解可能な結晶のほころびを捉えて分解を開始する必要がある。分解開始可能な位置が限られるため、効率的な分解には一度動き始めたら連続的に分解反応を起こす必要がある。そこでバクテリアの一種 S. marcescens 由来キチナーゼ(SmChiA)の運動を金コロイドをプローブとして全反射暗視野顕微鏡での 1 分子測定を行った。この観測系では 0.5 ms の時間分解能で 0.3 nm の位置精度を達成し、SmChiA の前進及び後退のステップサイズ が主に 1.1 nm であることを直接観測した。加えて後退運動と復帰運動の時定数から、後退状態と前進状態で自由エネルギー状態に差がないことも明らかとなった。一方で X 線結晶構造解析により得られた中間体構造を基に、理論的に計算した可溶性オリゴ糖と SmChiAの結合自由エネルギーは前進状態の方が-23 kcal/mol ほど安定であった。よってこの結合エネルギー差を用いてキチン分子鎖の脱結晶化を補償していると考えられる。また運動観測数から計算した前進運動割合は 84%であり、運動は前進方向に偏っていた。前進運動後は 分解反応が可能な基質酵素複合体状態であると考えられ、後退運動と分解反応が競合していると推定される。そこで2つ反応の時定数比から分解反応の割合を計算すると 86%であることから、分解反応と前進運動は同義であると解釈できる。即ち SmChiA は物理的な運動により脱結晶化状態を安定化し、分解反応により後退運動を抑制する事で平衡状態を前進方向に シフトさせている Burnt-bridge ブラウニアン ラチェットモーターであることが明らかとなった。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Phys. Chem. Chem. Phys.
Volume: 20 Issue: 5 Pages: 3010-3018
10.1039/c7cp04606e
Nature Communications
Volume: 9 Issue: 1 Pages: 3814-3814
10.1038/s41467-018-06362-3
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects
Volume: 1862 Issue: 2 Pages: 241-252
10.1016/j.bbagen.2017.08.008
Glycobiophysics
Volume: 印刷中
https://www.ims.ac.jp/news/2018/09/19_4057.html
