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改造して理解するモータータンパク質F1-ATPaseの動作原理

研究課題

研究課題/領域番号 15H05592
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
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(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究 (2018)
分子科学研究所 (2015-2017)

研究代表者

古賀 信康  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 准教授 (50432571)

研究協力者 古賀 理恵  
上野 博史  
野地 博行  
政池 知子  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワードタンパク質分子デザイン / 分子モーター / F1-ATPase / 構造変化 / P-loop / 分子動力学シミュレーション / 1分子回転計測実験 / 改造 / 分子シミュレーション / 計算機デザイン / 生化学実験 / 合理デザイン / 生物物理 / 分子モータータンパク質 / 計算機シミュレーション / シーソーモチーフ
研究成果の概要

ATPをエネルギー源として駆動する回転モータータンパク質F1-ATPaseのβサブユニットの構造変化の仕組みを明らかにすることを目的とする。βサブユニットと配列・構造が似ているが構造変化能を持たないαサブユニットと比較することにより、リン酸結合部位であるP-loop (GxxxxGKT/S)のxxxxに対応する残基の違いが構造変化に重要なのではないかと考え、βのP-loopにおいてそれらの残基をαのものに変異したときの構造変化能に及ぼす影響を、分子動力学シミュレーション、1分子回転計測実験等を用いて調べた。その結果、βサブユニットのP-loopに組み込まれている構造変化の仕組みを解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

F1-ATPaseはほぼ全ての生物が有し、生命のエネルギー源であるATPを合成する酵素である。F1の構造変化の仕組みを理解することは、生命の制御・設計という観点において、F1の構造変化、すなわちATP合成を制御する技術を構築する上で重要となる。また、F1-ATPaseの構造変化の仕組みを理解することで、蛋白質の構造変化原理の普遍的な理解と、さらには構造変化するタンパク質のデザイン原理の解明につながる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [学会発表] Impact of the sequence difference of P-loop on the conformational changes of F1-ATPase2018

    • 著者名/発表者名
      Rie Koga, Hiroshi Ueno, Tomoko Masaike, Hiroyuki Noji and Nobuyasu Koga
    • 学会等名
      The 79th Okazaki Conference: Synthetic, Biological, and Hybrid Molecular Engines
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] F1-ATPaseの構造変化にα とβ のP-loop配列の違いが及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      古賀理恵、上野博史, 政池知子, 野地博行, 古賀信康
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rotation of the engineered F1-ATPase with non-catalytic α-type P-loops2018

    • 著者名/発表者名
      上野博史, 古賀理恵、政池知子, 野地博行, 古賀信康
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヒンジ領域を非触媒型に置換した触媒サブユニットをもつ F1-ATPase の回転トルクと反応速度2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤友保, 上野博史, 林久美子, 古賀理恵, 古賀信康, 野地博行, 政池知子
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 回転分子モーターF1-ATPaseの構造変化メカニズムの解明に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      古賀 理恵、上野 博史、政池 知子、野地 博行、古賀 信康
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Rotation of the engineered F1-ATPase with α-type P-loop on catalytic β subunit2017

    • 著者名/発表者名
      上野 博史、古賀 理恵、政池 知子、古賀 信康、野地 博行
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質分子の合理設計2016

    • 著者名/発表者名
      古賀信康
    • 学会等名
      東京大学第4回応化談話会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-12-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthetic approach for understanding molecular motors2016

    • 著者名/発表者名
      古賀信康
    • 学会等名
      統合バイオ・リトリート
    • 発表場所
      三河リゾートサンクス(愛知県西尾市)
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子モーターの合理デザイン:ゼロからの創製と自然界のタンパク質の改造2016

    • 著者名/発表者名
      古賀信康
    • 学会等名
      分子モーター討論会
    • 発表場所
      大阪大学蛋白質研究所(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A synthetic approach to understanding protein molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuyasu Koga
    • 学会等名
      JST CREST-PRESTO joint international symposium
    • 発表場所
      The University of Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of ideal protein structures2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuyasu Koga
    • 学会等名
      The 15th KIAS Conference on Protein Structure and Function, Korea Institute for Advanced Study
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 主鎖二面角パターンによるαβ型タンパク質構造のデザイン2015

    • 著者名/発表者名
      Yu-Ru Lin, 古賀理恵, Gaohua Liu, Gaetano T. Montelione, David Baker, 古賀信康
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 「化学」計算機でゼロからタンパク質をデザイン ―望みのタンパク質分子のテーラーメイド創出を目指して2016

    • 著者名/発表者名
      古賀理恵, 古賀信康
    • 総ページ数
      80
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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