2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12304022
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
柳田 敏雄 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (30089883)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩根 敦子 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (30252638)
関本 謙 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (00179342)
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| Keywords | 科学-力学共役 / サーマルラチェット / ブラウン運動 / 有効エネルギー / アクチン / ミオシン / 分子モーター |
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| Research Abstract |
蛋白質は、一般にATPがADPとリン酸に加水分解するとき生じる化学エネルギーを使って、生命活動に必須な仕事をしている。しかし、蛋白質が、この化学エネルギーをどのよ'うに使って仕事をするのかという基本的な問題がまだ解けていない。
本研究では、アクチン・ミオシン分子モータを例とし、ATPの化学エネルギーが力学反応に変換する様子を1分子計測し、実験結果をもとに分子モータが一方向性の運動をおこなうメカニズムのモデルを構築することを目的とする。
ミオシン分子は熱ゆらぎによりアクチン線維のサーマルラチェットに沿ったブラウン運動をおこなっており、ATP加水分解エネルギーはブラウン運動に方向性をあたえるために使われているというのが、我々の作業仮説である。分子モータが前後どちらの方向に進みやすいかはラチェットの前後のエネルギー障壁の高さの差で決まる。1分子計測により求めた前後のステップ頻度の差から、エネルギー障壁の差は2-3kBTであることが分かった。別の分子モータであるキネシンでも同様の実験から3kBTのエネルギー障壁の差があることがわかった。我々のモデルに従ってこの差を解釈すると、ラチェットの前後にそって3kBTの有効温度差ができていると解釈できる。
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[Publications] Nishiyama, M.et al.: "Substeps within the 8-um step of the ATPase cycle of single kinesin molecules"Nature Cell Biology. 3. 425-428 (2001)
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[Publications] Y.Ishii et al.: "Single molecule nanomanipulation of bio molcules"Trends in Biotechnology. 19. 211-216 (2001)
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[Publications] Ishijima, A., Yanagida T.: "Single molecule nano-biosaience"Trends in Biochemical Siences. 26. 438-444 (2001)
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[Publications] Inoue, Y.et al.: "Motility of single one-headed kinesin molecules along microtables"Biophysical Journal. 81. 2838-2850 (2001)
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[Publications] Aoki, T.et al.: "Non-contact electrostatic surface force imaging of single protein filaments using intermolecular force microscopy"Single Molecules. 2. 183-190 (2001)
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[Publications] Ueda, M.et al.: "Single molecule analysis of chemotactic signaling in Dictyostellum cells"Science. 294. 864-867 (2001)
