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組換えダイニンの運動特性計測に基づいたAAA型モーター作動機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15370063
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

須藤 和夫  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (20111453)

研究分担者 昆 隆英  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (30332620)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
15,000千円 (直接経費: 15,000千円)
2004年度: 7,300千円 (直接経費: 7,300千円)
2003年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワードモータータンパク質 / 細胞内輸送 / すべり運動 / パワーストローク / ダイニン / ミオシン / キネシン / 分子モーター / 組み換え体 / 微小管 / 遺伝子組換え / AAAファミリータンパク質
研究概要

本研究により、これまでに細胞性粘菌を発現系として、巨大な細胞内輸送タンパク質である細胞質ダイニンの組換え体作成に世界に先駆けて成功した(Nishiura et al., J.Biol.Chem.279,22799(2004))。ミオシン、キネシンなどのモータータンパク質に比べてその巨大さのために研究の展開が遅れていたダイニンについても、今後、この発現系の確立がブレークスルーとなり大きく展開することが期待される。ダイニンモータードメインは6個のAAA+モジュールからなるが、そのうち4箇所にはATP結合・加水分解部位が存在しており、これら複数の部位へのATP結合と加水分解がうまく協調して、微小管すべり運動が生じると考えられている。こうした部位間の共役の実態を、ATP結合あるいはATP加水分解を特異的に止める変異を各部位に導入することで明らかにした(Kon et al., Biochemistry 43,11266 (2004))。この結果、AAA1とAAA3モジュールのATP加水分解サイクルの緊密な共役がダイニンの力発生に必須であることがわかった。また、AAA1モジュールでのATP加水分解で放出される自由エネルギーによってすべり運動が駆動されることもわかった。さらに、GFPとその変異体BFPをもちいた蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)法をもちいた実験で、ATP加水分解サイクルが1回まわるごとにダイニンモータードメインの尾部領域が一回スイングすることがわかった。また、ATP加水分解サイクルの各ステップ(化学的過程)と尾部領域がスイングするステップ(力学的過程)の間に関係をつけることもできた。この結果は、負染色電子顕微鏡像の解析から提唱されたダイニンの"パワーストローク"説に合致するものであった。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (15件) 文献書誌 (2件)

  • [雑誌論文] ATP hydrolysis cycle-dependent tail motions in cytoplasmic dynein2005

    • 著者名/発表者名
      Kon, T., Mogami, T., Ohkura, R., Nishiura, M., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      Nature Structural and Molecular Biology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ATP hydrolysis cycle-dependent tail motions in cytoplasmic dynein.2005

    • 著者名/発表者名
      Takahide Kon, Toshifumi Mogami, Reiko Ohkura, Masaya Nishiura, Kazuo Sutoh
    • 雑誌名

      Nature Structural and Molecular Biology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The N-Terminal Domain of MYO18A Has an ATP-Insensitive Actin-Binding Site.2005

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Isogawa, Takahide Kon, Takeshi Inoue, Reiko Ohkura, Hisashi Yamakawa, Osamu Ohara, Kazuo Sutoh
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 6190-6196

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The N-Terminal Domain of MYO18A Has an ATP-Insensitive Actin-Binding Site2004

    • 著者名/発表者名
      Isogawa, Y., Kon, T., Inoue, T., Ohkura, R., Yamakawa, H., Ohara, O., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 6190-6196

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distinct functions of nucleotide-binding/hydrolysis sites in the four AAA modules of cytoplasmic dynein, as revealed by biochemical characterizations of recombinant fragments.2004

    • 著者名/発表者名
      Kon, T., Nishiura, M., Ohkura, R., Toyoshima, Y.Y., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      Biochemistry 43

      ページ: 11266-11274

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A single-headed recombinant fragment of Dictyostelium cytoplasmic dynein can drive the robust sliding of microtubules.2004

    • 著者名/発表者名
      Nishiura, M., Kon, T., Shiroguchi, K., Ohkura, R., Shima, T., Toyoshima, Y.Y., Sutoh.K.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 279

      ページ: 22799-22802

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Novel Actin-bundling Kinesin-related Protein from Dictyostelium discoideum2004

    • 著者名/発表者名
      Iwao, S., Ishiji, A., Mabuchi, I., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 279

      ページ: 4696-4704

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distinct Functions of Nucleotide-Binding/Hydrolysis Sites in the Four AAA Modules of Cytoplasmic Dynein.2004

    • 著者名/発表者名
      Takahide Kon, Masaya Nishiura, Reiko Ohkura, Yoko Y.Toyoshima, Kazuo Sutoh
    • 雑誌名

      Biochemistry 43

      ページ: 11266-11274

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Single-headed Recombinant Fragment of Dictyostelium Cytoplasmic Dynein Can Drive the Robust Sliding of Microtubules.2004

    • 著者名/発表者名
      Masaya Nishiura, Takahide Kon, Katsuyuki Shiroguchi, Reiko Ohkura, Tomohiro Shima, Yoko Y.Toyoshima, Kazuo Sutoh
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry Vol.279, No.22

      ページ: 22799-22802

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Novel Actin-bundling Kinesin-related Protein from Dictyostelium discoideum.2004

    • 著者名/発表者名
      Sosuke Iwai, Atsushi Ishiji, Issei Mabuchi, Kazuo Sutoh
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry Vol.279, No.6

      ページ: 4696-4704

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distinct functions of nucleotide-binding/hydrolysis sites in the four AAA modules of cytoplasmic dynein, as revealed by biochemical charscterizations of recombinant fragments.2004

    • 著者名/発表者名
      Kon, T., Nishiura, M., Ohkura, R., Toyoshima, Y.Y., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      Biochemistry 43

      ページ: 11266-11274

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A single-headed recombinant fragment of Dictyostelium cytoplasmic dynein can drive the robust sliding of microtubules.2004

    • 著者名/発表者名
      Nishiura, M., Kon, T., Shiroguchi, K., Ohkura, R., Shima, T., Toyoshima, Y.Y., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      J Biol.Chem. 279

      ページ: 22799-22802

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Novel Actin-bundling Kinesin-related Protein from Dictyostelium ciscoideum2004

    • 著者名/発表者名
      Iwai, S., Ishiji, A., Mabuchi, I., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      J Biol.Chem. 279

      ページ: 4696-4704

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dictyostelium Myosin II Mutations That Uncouple the Converter Swing and ATP Hydrolysis Cycle2003

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, N., Ohkura, R., Sutoh, K.
    • 雑誌名

      Biochemistry 42

      ページ: 90-95

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dictyostelium Myosin II Mutations That Uncouple the Converter Swing and ATP Hydrolysis Cycle.2003

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sasaki, Reiko Ohkura, Kazuo Sutoh
    • 雑誌名

      Biochemistry 42

      ページ: 90-95

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sousuke Iwai, Atsushi Ishiji, Issei Mabuchi, Kazuo Sutoh: "A novel actin-binding kinesin-related protein from Dictyostelium discoideum"J.Biol.Chem.. 279. 4696-4704 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki, N., Ohkura, R., Sutoh, K.: "Dictyostelium Myosin II Mutations That Uncouple the Converter Swing and ATP Hydrolysis Cycle"Biochemistry. 42. 90-95 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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