1995 Fiscal Year Annual Research Report
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06304052
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
児玉 孝雄 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (30034200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太和田 勝久 九州大学, 理学部, 助教授 (20029507)
片山 栄作 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (50111505)
若林 克三 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (00029521)
若林 健之 東京大学, 理学部, 教授 (90011717)
柳田 敏雄 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (30089883)
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| Keywords | 化学-力学共役 / 疎水・親水転移 / 一分子生理学 / 熱ゆらぎ / ATPase / 方向性運動 / 分子内水素結合 / モーター分子 |
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| Research Abstract |
研究代表者ならびに分担者による主な成果について述べる.研究代表者は,アルキル鎖長がC4以上のアルコールがミオシンモータードメイン(S1)の50Kドメインに特異的かつ可逆的に作用して,1)分子表面の疎水性を微小ではあるが増大させる;2)しかし,トリプシン消化に対する感受性は変化しない程度の構造変化を引き起こし,3)Mg-ATPaseを活性化する;4)アクトS1ATPase活性化におけるアクチンに対するKmを減少させることを見い出した.また,誘電分散測定によって,ATP結合,加水分解にともないS1分子表面の疎水性水和が約10%変化することを見い出し,ATPaseサイクルとS1表面の局所的な疎水・親水転移サイクルが共役していることを明らかにした.これらの結果と,従前から知られているミオシン中間体のエネルギー論/速度論的特性をあわせて,タンパク質モーターによる化学-力学エネルギー変換における方向性の出現に関する仮説を形成した.柳田は,キネシンモーター一分子系の張力,変位ゆらぎの解析からモーターのステップサイズは8nmの倍数になっていることを明らかにした.すなわち,1ATPサイクルの間にモーター分子は負荷に応じて,8xn nmの滑りを行うことが示された.また,ミオシンモーターについてエバネッセント光を用いた分子動態観測によって,ミオシン1分子が1分子の蛍光性ATPを結合し,分解し,生成物を解離する様子を明らかにすることにも成功した.須藤は,遺伝子工学的手法により構築した,粘菌ミオシン頭部の結晶解析を,アメリカのRaymentらと協力して行い,結合しているヌクレオチドの違いによって,S1の大きな構造変化はないが,内部の水素結合の数に変化のあることを明らかにした.他の分担者も各自の研究テーマを発展させ,学会講演,論文投稿によって成果を公表している.
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[Publications] M.Suzuki,J.Shigematsu & T.Kodama: "A hydration study of proteins in solution by Microwave dielectlic analysis" J.Phys.Chem.(in press).
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[Publications] A.Ishijima,Y.Harada,H.Kojima,T.Funatsu,H.Higuchi & T.Yanagida: "Multiple-and Single-molecule analysis of the actomyosin motor using nanometer-piconewton manipulation with a microneedle : Unitary step and force." Biophys.J.70. 383-400 (1996)
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[Publications] R.V.Vale,T.Funatsu,L.Romberg,D.W.Pierce,Y.Harada & T.Yanagida: "Direct observation of single kinesin molecules moving along microtubules." Nature. (in press). (1996)
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[Publications] Kikkawa,M.et al.: "Three-dimensional structure of the kinesin head-microtubule complex" Nature. 376. 274-277 (1995)
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[Publications] Yasunaga,T.& Wakabayashi,T.: "Extensible and Object-oriented System (Fos) Supplies a New Environment for Image Analysis of Electron Micrographs of Macromolecules" J.Struct.Biol.(in press). (1996)
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[Publications] Y.Amemiya: "Large-apeature TV detector with a beryllium-windowed image intensifier for X-ray diffraction" Rev.Sci.Instrum.68(2). 2290-2294 (1995)
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[Publications] N.Yagi: "A real-time observation of X-ray diffraction from frog skeletal muscle during and after slow length changes" Japan.J.Physiol.45. 583-606 (1995)
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[Publications] E.Katayama: "Mode of caldesmon binding to smooth muscle thin filament : Possible projection of the amino-terminal domain of caldesmon from native thin filament" Biophysical Journal. 68. 2419-2428 (1995)
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[Publications] K.Yamamoto: "Myosin from alga Chara : Unique structure revealed by electron microscopy" Journal of Molecular Biology. 254. 109-112 (1995)
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[Publications] Y.Imafuku,Y.Y.Toyoshima & K.Tawada: "Monte Carlo study for fluctuation analysis of the in vitro sliding motility driven by protein motors" Biophys.Chem.59(in press). (1996)
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[Publications] Y.Imafuku,Y.Y.Toyoshima & K.Tawada: "Fluctuation in the microtubule sliding movement driven by kinesin in vitro" Biophys.J.70. 878-886 (1996)
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[Publications] Y.Emoto & K.Tawada: "Force production by chemically crosslinked myosin-actin cross-bridges in rabbit skinned fibers in rseponse to MgATP depletion" Biophys.Chem.,. (in press). (1996)
