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2010 Fiscal Year Annual Research Report

ATP駆動蛋白質の化学力学変換機構の1分子解析

Planned Research

Project AreaWater plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins
Project/Area Number 20118009
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

岩城 光宏  大阪大学, 医学系研究科, 助教 (30432503)

Keywordsモーター蛋白質 / ミオシン / 1分子計測 / 1分子操作 / レーザートラップ / 化学力学変換
Research Abstract

今年度では、筋収縮を行うミオシン分子(ミオシンII)を対象とした実験系の構築とその検証を進めた。マイクロ秒領域での負荷を印加できる1分子計測装置をカスタマイズすることによって、ミオシンIIに対する検証が可能となった。始めにミオシンII1分子-数分子での相互作用を検出し過去の知見と同様の結果を得ることを確認できた。次いで、100マイクロ秒以内に数ピコニュートンの負荷をミオシン分子の前後方向に加え、エネルギー変換で最も重要となるBrownian-search-and-catch過程に対する負荷依存性を調べた。昨年度までの成果で明らかにしたミオシンVIでの実験と異なり、弱結合状態が観察されなかったため、ミオシンIIの弱結合は、100マイクロ秒以下の非常に短い結合状態であることが強く示唆された。そのため、DNAナノ材料を用いた別方向のアプローチを進めている。
ミオシンIIよりもより詳細な検討が可能なミオシンVにおいては、教科書に記述されているモデルに変更を迫る新たな知見を得ることができ、Nature Communications誌にリバイス中である。ミオシンVのATPエネルギー変換においては、ミオシン分子の構造変化よりもBrownian-search-and-catch過程での寄与が大きいことを定量的に明らかにできた。ATPエネルギー変換機構の分子レベルでの描像が正確に記述できつつあり、水分子がどのように寄与できるか検証する道筋をつけることができそうである。
共同研究としては、京都大学の木下教授との共著により、アクチンミオシン間の相互作用ポテンシャルに対する水の並進エントロピー効果および、細胞内のような親水性分子が存在する溶媒環境下におけるポテンシャル変化を計算することが可能となった。

  • Research Products

    (15 results)

All 2011 2010

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Entropic potential field formed for a linear-motor protein near a filament : Statistical-mechanical analyses using simple models2010

    • Author(s)
      K.Amano, T.Yoshidome, M.Iwaki, M.Suzuki, M.Kinoshita
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics

      Volume: 133 Pages: 045103-1-045103-11

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Co-solvent effect on actomyosin motility revealed by single molecule measurements2011

    • Author(s)
      Mitsuhiro Iwaki
    • Organizer
      Workshop on "Hydration and ATP energy" 2011
    • Place of Presentation
      Akiu, Sendai
    • Year and Date
      2011-03-16
  • [Presentation] Observation and control of mechanical process in skeletal myosin steps2011

    • Author(s)
      M.Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      Workshop on "Hydration and ATP energy" 2011
    • Place of Presentation
      Akiu, Sendai
    • Year and Date
      2011-03-16
  • [Presentation] Structural dynamics and Brownian search-and-catch of Myosin-V2011

    • Author(s)
      K.Fujita, A.Iwane, T.Yanagida, M.Iwaki
    • Organizer
      Workshop on "Hydration and ATP energy" 2011
    • Place of Presentation
      Akiu, Sendai
    • Year and Date
      2011-03-16
  • [Presentation] Arabidpsis thaliana Myosin XI is a processive motor with a broad stepsize2011

    • Author(s)
      T.Morikawa, K.Ito, A.Kimura, K.Ikezaki, T.Komori, K.Fujita, M.Iwaki, T.Yanagida
    • Organizer
      Biophysical Society 55^<th> Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2011-03-05
  • [Presentation] Visualization and clarifying the mechanical properties of the myosin V Brownian search with optical tweezers2011

    • Author(s)
      K.Fujita, M.Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      Biophysical Society 55^<th> Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2011-03-05
  • [Presentation] Observation of mechanical process for myosin II by a dark-field microscopy combined with an optical trap2011

    • Author(s)
      Mitsuhiro Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      Biophysical Society 55^<th> Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2011-03-05
  • [Presentation] Brownian search-and-catch mechanism for myosin VI steps2011

    • Author(s)
      M.Iwaki, A.Iwane, T.Shimokawa, R.Cooke, T.Yanagida
    • Organizer
      Gordon Research Conferences-Stochastic Physics in Biology-
    • Place of Presentation
      Ventura, CA, USA
    • Year and Date
      2011-01-23
  • [Presentation] ミオシンVの歩行中におけるレバーアームの揺らぎ2011

    • Author(s)
      藤田恵介、岩城光宏、岩根敦子、柳田敏雄
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議プログラム
    • Place of Presentation
      大阪市立大学・杉本キャンパス
    • Year and Date
      2011-01-08
  • [Presentation] Observation of mechanical process for myosin II by a dark-field microscopy combined with an optical trap2010

    • Author(s)
      Mitsuhiro Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      RIKEN QBiC Kick-off meeting
    • Place of Presentation
      OLABB, Osaka
    • Year and Date
      2010-10-26
  • [Presentation] Visualization and clarifying the mechanical properties of the myosin V Brownian search with optical tweezers2010

    • Author(s)
      K.Fujita, M.Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      RIKEN QBiC Kick-off meeting
    • Place of Presentation
      OLABB, Osaka
    • Year and Date
      2010-10-26
  • [Presentation] Observation of mechanical process for myosin II by a dark-field microscopy combined with and optical trap2010

    • Author(s)
      M.Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      第48回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-20
  • [Presentation] Visualization and clarifying the mechanical properties of the myosin V Brownian search with optical tweezers2010

    • Author(s)
      K.Fujita, M.Iwaki, A.Iwane, T.Yanagida
    • Organizer
      第48回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス
    • Year and Date
      2010-09-20
  • [Presentation] Brownian search-and-catch mechanism for actomyosin2010

    • Author(s)
      Mitsuhiro Iwaki
    • Organizer
      International Symposium on Single molecule Nano Detection and Its Application to Life science
    • Place of Presentation
      Awaji Yumebutai International conference center(招待講演)
    • Year and Date
      2010-04-17
  • [Book] Annual Report of Osaka University-Academic Achievement-2009-20102011

    • Author(s)
      Mitsuhiro Iwaki(共著)
    • Total Pages
      18-18
    • Publisher
      大阪大学出版会

URL: 

Published: 2013-06-26  

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