2014 Fiscal Year Annual Research Report
金ナノロッドを用いた分子モーター構造ダイナミクスの高速１分子計測
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number |
26104507
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
飯野 亮太 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (70403003)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 分子モーター / １分子計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．金ナノロッド高速配向イメージング法の開発と評価
後方散乱型レーザー暗視野顕微鏡と高速度CMOSカメラを組み合わせ、金ナノロッドの配向をマイクロ秒の時間分解能と1°の角度分解能で決定するための下記２種のイメージング法を開発して評価した。(1)金ナノロッドのフォーカス像を直交する偏光２成分に分割して結像させてその強度比から配向を求める方法、(2)金ナノロッドのデフォーカス像の点像分布関数の形状から配向を求める方法の２種である。ガラス基板に固定した金ナノロッドの方位角の決定精度（偶然誤差）は10 μ秒の時間分解能で共に1°程度であったが、正確さ（系統誤差）は(2)の方が高く5°程度であった。また、(2)のデフォーカス像を計算像でフィットすることで、方位角だけでなく極角も精度1°程度で決定することが可能であった。
２．回転分子モーターF1-ATPaseの１分子高速回転計測
１の評価の結果、(1)よりも(2)の手法が角度決定の正確さにおいて優れていると結論した。さらに(1)の手法では測定できる方位角の範囲が原理的に0-90°に限定されるのに対し、(2)では0-360°の範囲で決定することが可能である。そこで(2)の手法を適用し、回転分子モーターF1-ATPaseの回転子に結合させた金ナノロッドの回転運動を3.3 μ秒の時間分解能で高速イメージングすることに成功した。また得られた画像を解析することにより、F1-ATPaseの化学反応素過程の時定数や発生するトルクを計測することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
金ナノロッドのデフォーカスイメージングによる配向決定法を開発し、3.3 μ秒の時間分解能で回転分子モーターF1-ATPaseの回転運動を高速イメージングすることに成功した。成果は原著論文として発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した手法を用い、回転分子モーターF1-ATPaseの触媒サブユニットβの構造変化の詳細を明らかにし、トルク発生のメカニズムを理解する。さらに、金ナノロッドのフォーカス像から配向を決定する手法を開発し、リニア分子モーターキネシンの構造変化と並進運動を同時に検出する。
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