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2008 Fiscal Year Annual Research Report

FoF1-ATP合成酵素の回転動作機構の解明

Planned Research

Project AreaInnovative nanoscience of supermolecular motor proteins working in biomembranes
Project/Area Number 18074005
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

野地 博行  Osaka University, 産業科学研究所, 教授 (00343111)

Keywords回転分子モーター / 生体膜 / 1分子計測 / ナノバイオ / エネルギー変換 / MEMS / 分子シミュレーション
Research Abstract

本年度は、主として下記に挙げる研究成果があがった
結晶構造と1分子観察で発見された反応中間体の関係の解明 : F1-ATPaseの反応メカニズム解明のために、結晶構造解析と1分子計測が精力的に行われているが、実はこれまで解かれた結晶構造が1分子観察で発見されたどの状態にあるのか明らかではない。そのため、反応メカニズムを考える上であいまいさが残るうえに、信頼性の高い分子シミュレーションが行えていなかったという問題がある。そこで、我々は、結晶構造中のF1-ATPaseの回転子と固定子の接触点にCys残基を導入し、この変異型F1-ATPaseの回転観察中にジスルフィド結合を形成さることで、強制的に結晶構造の位置で回転を停止させた。その結果、この停止角度がATP加水分解前の状態であることが明らかとなった(PNAS2008)。
Supported membrane中に再構成したFoF1の回転計測を行った結果、プロトン駆動の回転分子モーターであるFoに由来すると思われる36度置きのステップが検出された。これは、プロトン輸送がATP加水分解と10:3の化学量比で共役していることを示す重要な発見である。

  • Research Products

    (21 results)

All 2009 2008

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (11 results) Book (6 results)

  • [Journal Article] Correlation between the conformational states of F1-ATPase as determined from its crystal structure and single-molecule rotation2008

    • Author(s)
      Okuno D, Fujisawa R, Iino R, Hirono-Hara Y, Imamura H, Noji H
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Soc. U.S.A 105

      Pages: 20722-20727

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Loop-mediated isothermal amplification of a single DNA molecule in polyacrylamide gel-based microchamber2008

    • Author(s)
      Lam L, Sakakihara S, Ishizuka K, Takeuchi S, Arata HF, Fujita H, Noji H
    • Journal Title

      Biomed Microdevices 10(4)

      Pages: 539-546

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photo gel-sol/sol-gel transition and its patterning of a supramolecular hydrogel as stimuli-responsive biomaterials2008

    • Author(s)
      Matsumoto S, Yamaguchi S, Ueno S, Komatsu H, Ikeda M, Ishizuka K, Iko Y, Tabata KV, Aoki H, Ito S, Noji H, Hamachi I.
    • Journal Title

      Chemistry 14(13)

      Pages: 3977-3986

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature-sensitive reaction intermediate of F1-ATPase2008

    • Author(s)
      Watanabe R, IMo R, Shimabukuro K, Yoshida M, Noji H.
    • Journal Title

      EMBO Rep 9(1)

      Pages: 84-90

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Single-molecule Imaging of ATP-driven Stepping Rotation of FoF1-ATP Synthase Reconstituted into Supported Membrane2009

    • Author(s)
      飯野亮太, Khek-Chian Tham, 田端和仁, 上野博史, 野地博行
    • Organizer
      Biophysical Society 53rd Annual Meting
    • Place of Presentation
      アメリカ(ボストン)
    • Year and Date
      2009-03-01
  • [Presentation] How is the Temperature Sensitive(TS)Reaction of F1-ATPase Coupled with its Rotation?2009

    • Author(s)
      榎佐和子, 飯野亮太, 渡辺力也, 野地博行
    • Organizer
      Biophysical Society 53rd Annual Meting
    • Place of Presentation
      アメリカ(ボストン)
    • Year and Date
      2009-03-01
  • [Presentation] Single molecule biophsicis of F1-ATPase : Mechanical mondulation od reaction rate constants and equilibrium constants by F1-ATPase2009

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      第6回Asian biophysics Association Symposium
    • Place of Presentation
      HKUST(香港)
    • Year and Date
      2009-01-11
  • [Presentation] Femtoliter chamber for Single-molecule and single-cell analysis2009

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      第4回IEEE-NEMSO9
    • Place of Presentation
      中国(シンセン)
    • Year and Date
      2009-01-06
  • [Presentation] Single-molcule Imaging of the transport-vesicle formation mediated by COPII system reconstituted on a planner bilayer system2008

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      第17回CDB会議(野地オーガナイザー)
    • Place of Presentation
      理科学研究所(神戸)
    • Year and Date
      20081014-15
  • [Presentation] Single molecule studies on F1-ATPase molecular motor2008

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      第16回International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      伊豆・熱川
    • Year and Date
      2008-12-13
  • [Presentation] 生命システムの階層間をまたぐイメージング技術2008

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      BMB2008
    • Place of Presentation
      神戸国際展示場2号館3階
    • Year and Date
      2008-12-12
  • [Presentation] 膜タンパク質ダイナミクス計測のための膜システムの開発2008

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      第46回生物物理学会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2008-12-04
  • [Presentation] 超高感度バイオセンシング技術2008

    • Author(s)
      飯野亮太
    • Organizer
      産業科学研究協会平成20年度第3回産研テクノサロン
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2008-10-30
  • [Presentation] Mechanical modulation of ATP-binding and hydrolysis by single F1-ATP ase molecule2008

    • Author(s)
      野地博行
    • Organizer
      MPSA2008
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2008-08-29
  • [Presentation] Mechanochemical coupling of F1-ATPase and intracellular ATP imaging2008

    • Author(s)
      飯野亮太, 渡部力也, 奥野大地, 今村博臣, 野地博行
    • Organizer
      15th European Bioenergetics Conference(EBEC2008)
    • Place of Presentation
      イギリス(ダブリン)
    • Year and Date
      2008-07-19
  • [Book] 細胞の回転エネルギー変換装置.「超分子サイエンス」2009

    • Author(s)
      野地博行, 田端和仁, 飯野亮太
    • Publisher
      NTS、(編集中)(in press)
  • [Book] 第4章第6節.培風館2009

    • Author(s)
      飯野亮太, 野地博行
    • Publisher
      分子機械.「基礎ナノバイオテクノロジー」(編集中)(in press)
  • [Book] 超微笑溶液チャンバーを利用した1分子バイオアッセイ2008

    • Author(s)
      野地博行
    • Publisher
      丸善
  • [Book] 分子マシンに新たな扉が開かれた2008

    • Author(s)
      金原数、竹内昌治、竹内正之、野地博行
    • Publisher
      化学同人
  • [Book] F1-ATPaseに見る回転分子モーターのナノバイオロジー2008

    • Author(s)
      野地博行、田端和仁
    • Publisher
      化学同人
  • [Book] 最新分子マシン.ナノで働く"高度な機械"を目指して2008

    • Author(s)
      飯野亮太
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      化学同人

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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