2000 Fiscal Year Annual Research Report

超分子システム内での1分子機能・分子間協調の顕微画像化と解析

Research Project

Project/Area Number	10308030
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	石渡信一早稲田大学, 理工学部, 教授 (10130866)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤田英明日本学術振興会, 特別研究員船津高志早稲田大学, 理工学部, 助教授 (00190124)
Keywords	超分子システム / 1分子機能・分子間協調 / 顕微画像化・顕微解析 / キネシン運動メカニズム / キネシン結合様式 / SPOC / 心拍周期 / 心筋再構成系
Research Abstract	キネシン分子モーターの1分子力学と"歩く"仕組み:キネシンが微小管上を"歩く"仕組みについては、単頭・双頭結合とを繰り返すというhand-over-hand(HoH)モデルが提唱されている。ところが、直接的な証拠を提出すべき電顕観察の結果が互いに矛盾しており、新たな証拠が求められていた。そこで我々は、キネシンと微小管との1分子結合力を、1)ATP非存在下、2)AMP-PNP(ATPアナログ)とADPの共存下、そして、3)AMP-PNP存在下という、HoHモデルにおける鍵となる3つのヌクレオチド状態で顕微計測した。その結果、1)と2)での平均破断力が7pN、3)でのそれが15pN、さらに、キネシン分子の弾性率が、それぞれ約0.4pN/nmと0.8pN/nmと見積もられた。このことから、前者では単頭結合、後者では双頭結合であると結論でき、HoHモデルが強く支持された。このことは、キネシン分子モーターの歩く仕組みの中に"分子内双頭間分子協調性"が存在することを強く示唆する。つぎに、キネシンが発生する力、歩く速度、一度に歩く距離、の3つの特性に対する温度(15-35℃)の影響を検討した。その結果、意外なことに発生力は温度に依存せず約7pN、歩く速度と歩く距離は温度の上昇とともに増大した。心筋収縮系におけるSPOC現象:ラットのグリセリン処理心筋収縮系について、ADP-SPOC溶液中でのSPOC周期を顕微計測した。その結果、SPOC周期は動物種によらず各心拍周期の約24倍であった。このことは、心筋収縮系自体が振動系であり、心拍リズムを担う土台として適応していることを示している。心筋再構成系:我々が開発した細いフィラメント再構成法を用いて、制御タンパク質を含まないアクチンフィラメント再構成心筋線維の動特性(張力、硬さの周波数分析など)を解析した。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Yasuda,K, et al.: "Focal extraction of surface-bound DNA from a microchip using photo-thermal denaturation."Biotechniques. 28. 1006-1011 (2000)
[Publications] Kawai et al.: "Temperature change does not affect force. between single actin filaments and HMM from rabbit muscles."Biophys.J.. 78. 3112-3119 (2000)
[Publications] Okano,K. et al.: "Position-specfic release of DNA from a chip by using photothermal denaturation."Sensors and Actuators. B64. 88-94 (2000)
[Publications] Kawaguchi,K.& Ishiwata,S.: "Temperature dependence of force, velocity and processivity of single kinesin molecules."Biochem.Biophys.Res.Comm.. 272. 895-899 (2000)
[Publications] Nishizaka,T. et al.: "Characterization of single actomyosin rigor bonds.-Load-dependence of life time and mechanical properties-"Biophys.J.. 79. 962-974 (2000)
[Publications] Kawaguchi,k.& Ishiwata,S.: "Nucleotide-dependent single-to double-headed binding of kinesin."Science. 291. 667-669 (2001)
[Publications] Ishiwata,S. et al.: "Molecular Interactions of Actin (eds.C.G.dos Remedios & D.D.Thomas)"Springer Verlag, Heidelberg. 269 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

超分子システム内での1分子機能・分子間協調の顕微画像化と解析

Principal Investigator

石渡 信一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10130866)

Research Products

[Publications] Yasuda,K, et al.: "Focal extraction of surface-bound DNA from a microchip using photo-thermal denaturation."Biotechniques. 28. 1006-1011 (2000)

[Publications] Kawai et al.: "Temperature change does not affect force. between single actin filaments and HMM from rabbit muscles."Biophys.J.. 78. 3112-3119 (2000)

[Publications] Okano,K. et al.: "Position-specfic release of DNA from a chip by using photothermal denaturation."Sensors and Actuators. B64. 88-94 (2000)

[Publications] Kawaguchi,K.& Ishiwata,S.: "Temperature dependence of force, velocity and processivity of single kinesin molecules."Biochem.Biophys.Res.Comm.. 272. 895-899 (2000)

[Publications] Nishizaka,T. et al.: "Characterization of single actomyosin rigor bonds.-Load-dependence of life time and mechanical properties-"Biophys.J.. 79. 962-974 (2000)

[Publications] Kawaguchi,k.& Ishiwata,S.: "Nucleotide-dependent single-to double-headed binding of kinesin."Science. 291. 667-669 (2001)

[Publications] Ishiwata,S. et al.: "Molecular Interactions of Actin (eds.C.G.dos Remedios & D.D.Thomas)"Springer Verlag, Heidelberg. 269 (2000)

石渡信一早稲田大学, 理工学部, 教授 (10130866)