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有機溶媒相でのATP加水分解反応の速度論的及び熱力学的研究

Publicly Offered Research

Project AreaWater plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins
Project/Area Number 23118712
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

小松 英幸  九州工業大学, 情報工学研究院, 助教 (90253567)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
KeywordsATP加水分解 / エネルギー / 熱力学 / 水和 / 有機溶媒 / 分配係数 / 速度論
Outline of Annual Research Achievements

ATP加水分解反応は,生体内で熱力学的に不利な化学反応を共役的に駆動するための発エルゴン反応である.反応物であるATPと,生成物であるADPとPiの間に水和状態の差があると予想されているが,ATP加水分解エネルギーにおける水和エネルギーの寄与は実験的に評価できていない.
ATP,ADP,Piの良溶媒であるアルキルアミン/オクタノール溶媒系を用いて,これらの溶媒と水溶液間のATP,ADP,Piの分配係数を測定し,水相有機溶媒相分配のエネルギー(ギブスエネルギー変化)を求めた.これらのエネルギーと水溶液中のATP加水分解エネルギー(文献値)の差から,有機溶媒中での加水分解エネルギーを見積もった.その結果,水相有機溶媒相分配のエネルギーは有機溶媒や条件に依存して変化したが,有機溶媒中での加水分解エネルギーはほぼ一定で,水溶液中のギブスエネルギー変化の80~110%であった.次に,分配係数の温度依存性からファントホッフプロットによりエンタルピー変化を求めた.その結果,ATP,ADP,Piの水相有機溶媒相分配のエンタルピー変化の総和は,水溶液中での加水分解反応のエンタルピー変化(文献値)と同等で相殺されていた.つまり,有機溶媒中での加水分解反応のエンタルピー変化は非常に小さく,有機溶媒中での加水分解はエントロピー(自由度の増加)で駆動されていた.
有機溶媒中での加水分解を非水和状態での加水分解と仮定すれば,ATP,ADP,Piの水和は,総ギブスエネルギー変化量には見かけ上影響を与えないが,その内容(エンタルピー変化とエントロピー変化のバランス)には大きな影響があると思われる.

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Development of a heme sensor using fluorescently labeled heme oxygenase-12013

    • Author(s)
      Shinya Koga, Shun Yoshihara, Hiroki Bando, Kazuki Yamasaki, Yuichiro Higashimoto, Masato Noguchi, Shinji Sueda, Hideyuki Komatsu, Hiroshi Sakamoto
    • Journal Title

      Analytical Biochemistry

      Volume: 433 Issue: 1 Pages: 2-9

    • DOI

      10.1016/j.ab.2012.10.002

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of Compounds with Potential Antibacterial Activity against Mycobacterium through Structure-Based Drug Screening2013

    • Author(s)
      Tomohiro Kinjo, Yuji Koseki, Maiko Kobayashi, Atsumi Yamada, Koji Morita, Kento Yamaguchi, Ryoya Tsurusawa, Gulcin Gulten, Hideyuki Komatsu, Hiroshi Sakamoto, James C Sacchettini他
    • Journal Title

      Journal of Chemical Information and Modeling

      Volume: xxx Issue: 5 Pages: 1200-1212

    • DOI

      10.1021/ci300571n

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A luminescent affinity tag for proteins based on the terbium(III)-binding peptide2012

    • Author(s)
      Sueda S., Tanaka S., Inoue S., Komatsu H.
    • Journal Title

      Anal.Biochem.

      Volume: 422 Issue: 1 Pages: 52-54

    • DOI

      10.1016/j.ab.2011.12.050

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Thermodynamics of partitioning of ATP, ADP and Pi between water and organic solvent2013

    • Author(s)
      Hideyuki Komatsu
    • Organizer
      Symposium on Hydration and ATP Energy
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2013-03-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面プラズモン共鳴法によるヘムオキシゲナーゼ-2とシトクロムP450還元酵素の相互作用の検討2012

    • Author(s)
      和田翔太,東元祐一郎,野口正人,末田慎二,小松英幸,坂本寛
    • Organizer
      第85回 日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2012-12-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘムオキシゲナーゼのヘム結合の熱力学: 置換等温滴定熱測定による精密解析2012

    • Author(s)
      小松英幸,奥田真孝,山本真平,東元祐一郎,野口正人,坂本寛
    • Organizer
      第85回 日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2012-12-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP,ADP,Piの水溶液から脂肪酸アミン/オクタノール溶媒への移行: その熱力学特性とメカニズム2012

    • Author(s)
      小松英幸
    • Organizer
      日本生物物理学会第50回年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP,ADP,Piの水/有機溶媒分配の熱力学2012

    • Author(s)
      小松英幸
    • Organizer
      合同公開シンポジウム ゆらぎと水 生命のエネルギーと機能の分子機構を探る
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-09-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂肪酸アミン/オクタノール溶媒系を用いたATP,ADPおよびPiの水和エネルギー評価2011

    • Author(s)
      小松英幸
    • Organizer
      生物物理学会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2011-09-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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