ナトリウムイオン輸送性V-ATPaseのエネルギー変換機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H04366
• 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: 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)
• 研究代表者: 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)
• 研究協力者: 飯田 龍也 ; 村田 武士 ; 上野 博史
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 分子モーター / １分子計測 / １分子計測(SMD) / 分子機械

研究成果の概要

腸内球菌Enterococcus hirae由来V-ATPase（EhVoV1）は、生体膜を介してナトリウムイオンを能動輸送するポンプとして働く回転分子モーターである。親水性部のEhV1は、ATP加水分解反応の化学エネルギーを一方向性の力学的回転運動に変換する。本研究では高速１分子計測により、EhV1の３つの触媒サイトに対応する120°毎の停止の間に存在する短い一過的な停止を初めて発見し、120°のステップは 40°と 80°のサブステップに分かれることを見出した。本研究で得られた様々な知見と先行研究のX線結晶構造解析の結果を合わせ、EhV1の化学力学共役スキームの完全なモデルを提案した。

研究成果

• [国際共同研究] コリア大学(韓国)
• [国際共同研究] アカデミアシニカ(台湾)
• [雑誌論文] 金ナノプローブでタンパク質分子モーターのダイナミックな動きを観る (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, 安藤潤, 中村彰彦
  • 雑誌名: JSMI Report 巻: 11 ページ: 11-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子モーターの１分子イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 68 ページ: 388-389
• [雑誌論文] Large scale femtoliter droplet array for single cell efflux assay of bacteria (2017)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Sakakihara S, Matsumoto Y, Nishino K
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
• [雑誌論文] A single-molecule digital enzyme assay using alkaline phosphatase with a cumarin-based fluorogenic substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: Obayashi Y, Iino R, Noji H
  • 雑誌名: Analyst 巻: 140 号: 15 ページ: 5065-6073
  • DOI: 10.1039/c5an00714c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rotational mechanism of Enterococcus hirae V1-ATPase by crystal-structure and single-molecule analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Minagawa Y, Ueno H, Suzuki K, and Murata T
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 巻: 31 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2015.02.013
  • 査読あり
• [学会発表] Single-molecule imaging and engineering of protein molecular motors (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: Workshop on "Molecules, Materials, Devices and Systems"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Single-molecular videography of protein molecular motors (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: Telluride Workshop on "Molecular Videography"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] タンパク質分子モーターの作動原理と設計原理の理解に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 第4回生体分子科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular machines: From motion to function and energy conversion (2018)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: AMO討論会
  • 招待講演
• [学会発表] プラズモニックナノプローブを用いた生体分子の時分割１分子イメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 物理学会秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] バイオマスを効率的に分解する生体分子モーターの作動原理 (2018)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 招待講演
• [学会発表] 金ナノプローブでタンパク質１分子の動きはどこまで見えるか (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 研究会「分子観察による生命の階層横断的な理解」
  • 発表場所: 分子科学研究所、岡崎、愛知
  • 年月日: 2017-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] Stepping motion and chemo-mechanical coupling of chitinase resolved by single-molecule analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino and Akihiko Nakamura
  • 学会等名: IUPAB 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金ナノプローブで生体分子モーターのダイナミックな動きを観る (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 分子イメージング学会学術集会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 機動分子科学：趣旨説明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 特別企画 シンポジウム「機能を動きで実現する機動分子の科学」
  • 発表場所: 京都府田辺市（同志社大学）
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] Watching dynamic motions of biological molecular machines (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: 7th RIES-Hokudai International Symposium
  • 発表場所: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo, Sapporo, Hokkaido, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Direct observation of intermediate states during the stepping motion of kinesin-1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: Biophysical Society Thematic Meeting: Engineering Approaches to Biomolecular Motors: From in vitro to in vivo
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金ナノプローブを用いた生体分子モーターの高速・高精度１分子計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 生理研研究会「電子顕微鏡ビッグデータが拓くバイオメディカルサイエンス」 ～限界を超えるための顕微鏡技術～
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター、岡崎、愛知
  • 招待講演
• [学会発表] Our approaches toward "real" engineering of protein molecular machines (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 分子研研究会「超機能分子の創成：合成、計測、数理が織りなす社会実装分子の戦略的設計と開発」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター、岡崎、愛知
  • 招待講演
• [学会発表] Single-molecule analysis of energy conversion mechanism of molecular motor (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: IMS Workshop "Grand Design of Molecular Systems; Dynamic, Correlation and Harmony"
  • 発表場所: 愛知県岡崎市（岡崎コンファレンスセンター）
  • 年月日: 2015-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic motions of individual molecular motors (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: IMS Asian Internatiional Symposium "Supramolecular Dynamics at the interface of Chemistry and Biology"
  • 発表場所: 愛知県岡崎市（岡崎コンファレンスセンター）
  • 年月日: 2015-06-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 回転型ATPaseによるイオンの輸送を考える (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 分子研研究会「膜タンパク質内部のプロトン透過を考える」
  • 発表場所: 愛知県岡崎市（岡崎コンファレンスセンター）
  • 年月日: 2015-04-21
  • 招待講演
• [図書] 自己組織化マテリアルのフロンティア (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太（分担執筆）
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: フロンティア出版
• [備考] 自然科学研究機構 分子科学研究所 飯野グループ
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/iino_g/index.html
• [備考] 自然科学研究機構 岡崎統合バイオサイエンスセンター 飯野グループホームページ
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/iino_g/index.html