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原子間力顕微鏡と組み換え蛋白を使った筋分子モーター作動メカニズムの一分子解析

研究課題

研究課題/領域番号 12680660
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東京理科大学

研究代表者

山田 武範  東京理科大学, 理学部, 教授 (50027330)

研究分担者 国岡 由紀 (小田 由紀)  東京理科大学, 理学部, 助手 (10318199)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2001年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードミオシン / 原子間力顕微鏡 / 単一分子操作 / 単一分子解析 / モータータンパク / 分子モーター / 単一分子計測・操作 / 一分子解析
研究概要

筋収縮は、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントとが互いに滑り合うことで生じる。この滑り力は、筋分子モーターであるミオシン頭部がATPの化学エネルギーを使って、構造変化をすることによって作られると考えられている。しかし、ミオシン頭部での力発生の分子メカニズムや発生した力がアクチンフィラメントにどのように伝達されるかの分子過程の詳細は、まだ明らかにされていない。
本研究では、単一筋分子モーターを対象としてこの問題を詳しく調べた。まず、ミオシン頭部での力発生にはアクチンフィラメントとの相互作用が必須かどうかを遺伝子操作により作成したミオシン頭を用いて調べた。このミオシン頭を原子間力顕微鏡で捕まえて、カンチレバーのたわみを計測することによって、発生する力と分子の変形を同時に計測した。その結果、アクチンフィラメントとの相互作なしで、ミオシン頭だけで力を発生していることを示唆する実験結果を得た。一方、マイクロビーズにミオシンフィラメントを結合させ、このビーズの運動を指標として滑り運動の様子を解析して、アクチンフィラメント上でミオシンがどのような運動をするのかを、詳しく調べた。その結果、ビーズに結合させたミオシン分子数が多い場合には、ビーズはアクチンフィラメント上を直線状に滑った。しかし、ビーズに結合するミオシンフィラメントの数が減るにつれて、ビーズはふらふらと左右に揺れながら滑った。この結果は、ミオシン分子モーターで発生した力によって起こる滑り運動は、アクチンフィラメントとの相互作用に依存して滑りパターンを変えることを示している。
以上、本研究の結果から、ミオシン分子内部で起こる分子変形が滑り運動の原動力を発生し、ミオシン分子モーターとアクチンの相互作用により滑り運動の全体的パターンが決まることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] 国岡由紀, 若山純一, 佐々木直哉, 大岩和弘, 須藤和夫, 山田武範: "ミオシンの科学-力学過程を原子間力顕微鏡で見る"第39回生物物理学会年会予稿集. 189-189 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山田武範, 若山純一, 庄原誠, 八木千春, 小野華子, 国岡由紀: "Non-linear motions of beads coated with myosin filaments sliding along immobilized single actin filaments"第5回Muscle energetics国際会議. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 国岡由紀, 佐々木直哉, 若山純一, 相見百々子, 須藤和夫, 山田武範: "Simultaneous detection of the ATP hydrolysis and the motions in recombinant myosin heads"第4回生物物理国際会議. 14-14 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 国岡由紀, 佐々木直哉, 若山純一, 野口裕允, 須藤和夫, 山田武範: "AFM measurements of ATP-induced movements in myosin heads"J Muscle Res Cell Motil. 23. 176-176 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 若山純一, 庄原誠, 八木千春, 小野華子, 三宅則人, 国岡由紀, 山田武範: "Zigzag motions of the myosin-coated beads actively sliding along actin filaments suspended between immobilized beads"Biochimica et Biophysica Acta. 1573. 93-99 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kunioka Y., Wakayama J., Sasaki N., Oiwa K., Sutoh K., Yamada T: "AFM studies on the mechano-chemical coupling in myosin head"39th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan. 189. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamada T., Watanabe J., Shohara M., Yagi C., Ono H., Kunioka Y.: "Non-linear motions of beads coated with myosin filaments sliding along immobilized single actin filaments"5th International Muscle Energetics Conference. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kunioka Y., Sasaki N., Wakayama J., Aimi M., Sutoh K., Yamada T: "Simultaneous detection of the ATP hydrolysis and the motions in recombinant myosin heads"4th International Conference on Biophysics. 14. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wakayama J., Shohara M., Yagi C., Ono H., Miyake N., Kunioka Y., Yamada T: "Zigzag motions of the myosin-coated beads actively sliding along actin filaments suspended between immobilized beads"Biochimica et Biophysica Acta. 1573. 93-99 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kunioka Y., Sasaki N., Wakayama J., Noguchi Y., Sutoh K., Yamada T: "AFM measurement of ATP-induced movements in myosin heads"J. Muscle Res. Cell Motil.. 23. 176 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山田武範, 若山純一, 庄原誠, 八木千春, 小野華子, 国岡由紀: "Non-linear motions of beads coated with myosin filaments sliding along immobilized single actin filaments"第5回Muscle energetics国際会議. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 国岡由紀, 佐々木直哉, 若山純一, 相見百々子, 須藤和夫, 山田武範: "Simultaneous detection of the ATP hydrolysis and the motions in recombinant myosin heads"第4回生物物理国際会議. 140-140 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 国岡由紀, 若山純一, 佐々木直哉, 大岩和弘, 須藤和夫, 山田武範: "ミオシンの化学-力学過程を原子間力顕微鏡で見る"第39回生物物理学会年会予稿集. 189-189 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 国岡由紀, 佐々木直哉, 若山純一, 野口裕允, 須藤和夫, 山田武範: "AFM measurements of ATP-induced movements in myosin heads"J Muscle Res Cell Motil. 23(In press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 国岡由紀,若山純一,佐々木直哉,大岩和弘,須藤和夫,山田武範: "ミオシンの化学-力学過程を原子間力顕微鏡で調べる"日本生物物理学会第38回年会講演予稿集. 40. S200-S200 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 国岡由紀,若山純一,佐々木直哉,大岩和弘,須藤和夫,山田武範: "AFM-TIRFM同時観察による生体モーター分子の研究"第48回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada,Y.Kunioka,J.Wakayama,M.Shoubara,C.Yagi,H.Ono: "Movements of Myosin-Coated Beads along Actin Filaments Suspended between Immobilized Beads"The 11th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience. 109-109 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] J.Wakayama,T.Yamada: "Contractile Properties of Single Myofibrils of Rabbit Psoas Muscle"J.Musc.Res.Cell Motil.. 21. 195-195 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] C.Yagi,M.Shohara,Y.Kunioka,T.Yamada: "Does a Myosin Filament Rotate as It Slides along Actin Filaments?"J.Musc.Res.Cell Motil. 21. 195-196 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 若山純一,庄原誠,八木千春,小野華子,国岡由紀,山田武範: "滑り運動中のミオシンコートビーズの動き"日本生物物理学会第38回年会講演予稿集. 40. S203-S203 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-11-11  

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