回転触媒機構によるATP合成反応の解析

• Project Area: Innovative nanoscience of supermolecular motor proteins working in biomembranes
• Project/Area Number: 21023009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto Sangyo University (2010); Tokyo Institute of Technology (2009)
• Principal Investigator: 横山 謙 京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (70271377)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: ATP / ATP synthase / 回転分子モーター / V-ATPase

Research Abstract

多分系でのATP合成活性の測定により、1.ATP合成反応では、触媒部位間の共同性がなくても反応が進む可能性がある、2.酵素上に結合しているADPが合成反応時の基質となりうる、ことが示唆された。軸の位置によって触媒部位の状態が決まるためであろう。
次に、1分子レベルでATP合成反応を計測する系の確立を試みた。プロトン駆動を負荷しながら回転観察するために、リポソームよりもさらに小さい金コロイド粒子(40-10nm)の観察系の構築を試みた。VoV1に結合した40nm系の金粒子のATP駆動回転の観察系は確立された。Vo内部の固定子と回転子の相互作用に起因した止まりの観察に成功した。V1部分のATP分解・合成反応とVo部分でのプロトン移動に関する反応が共役して測定されたと考えている。現在さらに小さな10-20nm程度の回転プローブの観察系の構築を試みている。

Research Products

• [Journal Article] Resolving stepping rotation in Thermus thermophilus H^+-ATPase/synthase with an essentially drag free probe. (2011)
  • Author(s): Furuike, S., Nakano, M., Adachi, K., Noji, H., Kinosita Jr., K., Yokoyama, K
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 2 Pages: 233-239
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of A3B3 complex of V-ATPase from Thermus thermophilus (2009)
  • Author(s): Maher MJ, Akimoto S, Iwato M, Nagata K, Hori Y, Yoshida M, Yokoyama S, Iwata S, Yokoyama K.
  • Journal Title: EMBO J Vol 28 Pages: 3771-3779
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cryo-EM structure of the native GroEL-GroES complex from thermus thermophilus encapsulating substrate inside the cavity (2009)
  • Author(s): Kanno R, Koike-Takeshita A, Yokoyama K, Taguchi H, Mitsuoka K.
  • Journal Title: Structure Vol 18 Pages: 287-293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanism of inhibition of Tributyltin chloride of the V type Molecular Motor (2009)
  • Author(s): Takeda M, Ikeda C, Shimabukuro K, Yoshida M, Yokoyama K.
  • Journal Title: Biophysical J Vol 96 Pages: 1210-1217
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 老化とATP濃度 (2010)
  • Author(s): 横山謙
  • Organizer: 第2回膜輸送体研究会
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2010-12-22
• [Presentation] 無負荷回転プローブによる好熱菌VoV_1/V_1のステップ解析 (2010)
  • Author(s): 古池晶, 木下一彦, 横山謙
  • Organizer: 36回日本生体エネルギー研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学(銀杏会館)
  • Year and Date: 2010-11-19
• [Presentation] Resolving stepping rotation of V-ATPase with an essentially drag-free probe. (2010)
  • Author(s): Furuike S., Nakano M., Adachi K., Noji H., Kinoshita K.Jr., Yokoyama K.
  • Organizer: 16th European Bioenegetics conference
  • Place of Presentation: ポーランド(ワルシャワ)
  • Year and Date: 2010-07-18
• [Presentation] 回転触媒機構による ATP合成反応の解析 (2009)
  • Author(s): 横山謙
  • Organizer: 革新的ナノバイオ第4回班会議
  • Place of Presentation: 万国津梁館(沖縄)