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2011 Fiscal Year Annual Research Report

好熱菌由来ATP駆動型分子モーターの運動測定

Publicly Offered Research

Project AreaWater plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins
Project/Area Number 23118710
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

西山 雅祥  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10346075)

KeywordsATP / 水和 / 高圧力 / 高圧顕微鏡 / ナノメートル計測 / 分子モーター
Research Abstract

F1-ATPaseはATP加水分解反応に共役して回転する分子モーターであり、回転と化学共役反応は様々な変調手法によって詳細に調べられてきた。本研究課題では、研究代表者が開発した高圧力顕微鏡を利用し、(Nishiyama and Sowa, Biophys J.(2012))、F1-ATPaseの水和状態を変えることでぐ回転運動の変調と可視化を行う研究に取り組んだ。高圧チャンバー内で、Fl-ATPaseのγサブユニットにビーズを取り付け、回転を可視化できる実験系を開発し、回転計測を行った。その結果、圧力め増加と共に、F1-ATPaseの回転速度が低下したものの、1気圧に減圧した後では、再び回転速度が回復した。これは、圧力に対して、F1-ATPaseの速度が可逆的に変化することを意味する。様々なATP濃度、および、圧力値における回転速度について、ミカエリスーメンテンの式で解析したところ、圧力の増加と共に、Vmaxが低下し、Kmが増加することが明ちかになった。次に、どの反応過程が圧力によって律速になっているかを同定するため加水分解反応の遅いミュータント[F1(βE190D)]を用いて実験したところ、高圧力下では、ATP結合反応過程が阻害され、回転速度の低下を招いていることが判明した。これらの結果から、F1-ATPaseの回転速度が阻害されるのは、1)ATP結合反応、2)ADP解離、もしくは、3)両反応過程、以上三つのうちのどれかであると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高圧力下で好熱菌由来のF1-ATPaseの回転計測は概ね修了し、H24年2月の米国生物物理学会で発表を行った。現在、論文投稿準備中の段階にある。

Strategy for Future Research Activity

F1-ATPaseの運動計測について論文投稿を行う。研究計画の変更や遂行上の問題点は特になし。

  • Research Products

    (9 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Microscopic Analysis of Bacterial Motility at High Pressure2012

    • Author(s)
      Nishiyama M., Sowa Y.
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 102 Pages: 1872-1880

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2012.03.033

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 染色体を牽引する「分子エンジン」2012

    • Author(s)
      西山雅祥
    • Journal Title

      化学

      Volume: 67 Pages: 66-67

  • [Presentation] 生物分子モーターの1分子計測と熱ラチェット型運動機構2012

    • Author(s)
      西山雅祥
    • Organizer
      力学的決定性と統計性の中間領域を探るIV
    • Place of Presentation
      関西セミナーハウス(京都)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-28
  • [Presentation] 好熱菌由来ATP駆動型分子モーターの運動測定2012

    • Author(s)
      西山雅祥
    • Organizer
      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」第4回全体会議
    • Place of Presentation
      岩沼屋(宮城県)
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] Pressure Sensitive Reaction of F1-ATPase2012

    • Author(s)
      Okuno D., Nishiyam M., Noji H.
    • Organizer
      56th Annual Meeting of Biophysical Society
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2012-02-27
  • [Presentation] 高圧力下での生体分子機械の運動機能変調イメージング2012

    • Author(s)
      西山雅祥
    • Organizer
      日本機械学会第24回バイオエンジニアリング部門講演会
    • Place of Presentation
      大阪大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-08
  • [Presentation] Pressure-induced reverse rotation in bacterial flagellar motors2011

    • Author(s)
      Nishiyama M.
    • Organizer
      6th International Meeting on Biomolecules under Pressure
    • Place of Presentation
      Otsu City former Public Hall(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-16
  • [Presentation] 高圧力顕微鏡の開発と生物分子モーターの運動変調イメージング2011

    • Author(s)
      西山雅祥
    • Organizer
      第7回光科学若手研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-22
  • [Presentation] High-pressure microscopy reveals the mechanism how applied pressures affect on the bacterial motility2011

    • Author(s)
      Nishiyama M.
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-17

URL: 

Published: 2013-06-26  

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