Understanding of the function of F1-ATPase motor in terms of fluctuation and hydration

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Water plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins
• Project/Area Number: 20118010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: MUNEYUKI Eiro Chuo University, 理工学部, 教授 (80219865)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: ATP / 水和 / 分子モーター / F1-ATPase / 非平衡

Research Abstract

ATPはその加水分解に際して得られる自由エネルギーを通して生体内のエネルギー通貨とも言える役割を果たしている.ATPの加水分解の自由エネルギー変化は水中でおこるため反応前後の水との相互作用の変化の影響を強く受けており,蛋白質がATPを分解して機能する場合も蛋白質と水の相互作用が重要な影響を及ぼす.本研究ではF1-ATPによるATPの加水分解自由エネルギーと回転運動の化学力学変換のメカニズムの理解を出力を定量的に評価するための外部トルク印可システムを用いて,エネルギーの入出力関係を正確に見積るとともに種々のヌクレオチド結合の熱力学的パラメーターを求めて,さらに非水溶媒などを利用してとともに、水中でATPを加水分解して働く分子機械特有のダイナミクスに対する水和の効果を明らかにする.

Research Products

• [Journal Article] Chemo-mechanical coupling in F1-ATPase revealed by catalytic site occupancy during catalysis. (2010)
  • Author(s): Shimo-Kon R., Muneyuki E., Sakai H., Adachi K., Yoshida M., Kinosita K.Jr.
  • Journal Title: Biophys J. Vol.98 Pages: 1227-1236
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonequilibrium Energetics of a Single F1-ATPase Molecule Phys. (2010)
  • Author(s): Toyabe, S., Okamoto, T., Watanabe-Nakayama, T., Taketani, H., Kudo, S., Muneyuki, E.
  • Journal Title: Rev.Lett. Vol.104 Pages: 198103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality (2010)
  • Author(s): Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E., Sano, M
  • Journal Title: Nature Physics Vol.6 Pages: 988-992
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Allosteric model of an ion pump. (2010)
  • Author(s): Muneyuki Eiro, Sekimoto Ken.
  • Journal Title: Physical Review E Vol.81 Pages: 011137-1-011137-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modulation of nucleotide binding to the catalytic sites of thermophilic F1-ATPase by the e subunit : Implication for the role of the e subunit in ATP synthesis. (2009)
  • Author(s): Yasuno, T., Muneyuki, E., Yoshida, M., Kato-Yamada, Y.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Vol.390 Pages: 230-234
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Information-heat engine as a model system of molecular motors (2010)
  • Author(s): Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E., Sano, M.
  • Organizer: 日本生物物理学会第48回年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] ヌクレオチドとF1-ATPaseとの結合の熱力学パラメータの測定Thermodynamic parameters of nucleotide binding to the catalytic sites of F1-ATPase revealed by fluorescence measurement. (2010)
  • Author(s): Kikuchi, Y., Naka, Y., Osakabe, H., Toyabe, S., Ueno, H., Muneyuki, E.
  • Organizer: 日本生物物理学会第48回年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] F1-ATPase のストールトルクStall torque of F1-ATPase (2009)
  • Author(s): Toyabe, S., Watanabe-Nakayama, T., Okamoto, T., Kudo, S., Muneyuki, E.
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: アスティ徳島(徳島)
  • Year and Date: 2009-10-31
• [Presentation] F1-ATPase のβ-サブユニット(Y341W)単体へのヌクレオチド結合の温度依存性Temperature dependence of nucleotide binding to β-subunit of F1-ATPase revealed by fluorescence measurement. (2009)
  • Author(s): Naka, Y., Muneyuki, E., Osakabe, H., Masaike, T.
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: アスティ徳島(徳島)
  • Year and Date: 2009-10-31
• [Presentation] F1-ATPase一分子の揺動散逸定理の破れの測定Measurement of Violation of Fluctuation Dissipation Theorem of Single Molecule F1-ATPase (2008)
  • Author(s): Toyabe, S., Watanabe-Nakayama, T., Okamoto, T., Taketani, H., Kudo, S., Sugiyama, S., Muneyuki, E.
  • Organizer: 第46回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡)
  • Year and Date: 20081203-20081205