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輸送分子モーターを連結したシステムの一分子観察

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of non-equilibrium soft matter physics: Structure and dynamics of mesoscopic systems
Project/Area Number 21015006
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

富重 道雄  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (50361530)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥7,800,000)
Fiscal Year 2010: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
Keywords分子モーター / 生物物理 / 一分子計測(SMD) / 分子機械
Research Abstract

本研究は細胞内輸送に関わる分子モータータンパク質が、複数集まって輸送を行う際の分子モーター間の協調性の仕組みを明らかにすることを目的とする。そのために本年度は、昨年度作成したキネシンの単頭を双頭キネシンに直接連結させた変異体キネシンを用い、単頭を運動能のない変異体キネシンに置きかえて微小管上に固定することにより、双頭キネシンに負荷をかけてそのときの内部構造状態を一分子FRET法によって観察した。キネシン2量体の尾部に微小管に結合した後解離することのできない変異体キネシン頭部を融合したキネシンを作成し、その運動を蛍光一分子イメージング法を用いて観察したところ、一部のキネシンは野生型と同じ速度で運動したものの、大部分のキネシンは見かけ上停止して微小管上に固定された。次にこのコンストラクトの野生型頭部に二つの頭部間の位置関係を区別することのできるFRETプローブを導入し、一分子FRET法を用いて負荷存在下でのキネシンの構造変化の検出を行った。飽和ATP濃度条件下で運動中の個々のキネシン分子のFRET効率変化を観察したところ、短い間両足結合状態を取るが、主に片足結合状態を取ることが示された。この結果は無負荷状態で運動中のキネシンの場合(主に両足結合状態を取る)と大きく異なるものであり、ATP結合に伴う片足結合状態から両足結合状態への遷移が運動サイクル中に強い負荷依存性を持つことを示すものである。これらの結果は、複数のキネシンが協調して運動する際の分子間に働く負荷の役割を説明するものである。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2011 2010 2009

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] Coordinated walking mechanism of kinesin motor protein studied by structural and single molecule analyses2011

    • Author(s)
      Michio Tomishige
    • Organizer
      1st Korea University-The University of Tokyo Joint Workshop
    • Place of Presentation
      東大小柴ホール
    • Year and Date
      2011-02-23
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 2分子を連結させたキネシン複合体の協調的運動の観察2011

    • Author(s)
      富重道雄
    • Organizer
      特定領域研究ソフトマター物理第5回領域研究会
    • Place of Presentation
      東大弥生ホール
    • Year and Date
      2011-01-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞分裂に関わるキネシン5の構造変化の一分子FRET観察2010

    • Author(s)
      水澤仁雅
    • Organizer
      細胞システムの動態と論理II
    • Place of Presentation
      理化学研究所
    • Year and Date
      2010-04-08
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Single molecule observation of structural changes of kinesin motor protein2009

    • Author(s)
      M.Tomishige
    • Organizer
      International Symposium on Watching Biomolecules in Action
    • Place of Presentation
      Senri Lifescience Center, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2009-12-15
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of kinesin-1 motility by tail domain as studied by single molecule FRET2009

    • Author(s)
      青木貴裕
    • Organizer
      International Symposium on Watching Biomolecules in Action
    • Place of Presentation
      Senri Lifescience Center, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2009-12-15
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 尾部ドメインによるキネシン1の運動制御の一分子FRET観察2009

    • Author(s)
      青木貴裕
    • Organizer
      日本生物物理学会第47回年会
    • Place of Presentation
      アスティとくしま
    • Year and Date
      2009-11-01
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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