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高圧力顕微鏡の開発と生体システムへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18048028
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

西山 雅祥  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10346075)

研究分担者 岡本 憲二  京都大学, 大学院・理学研究科, 研究員(学術支援) (40402763)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2007年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード高圧力 / 光学顕微鏡 / 微生物 / べん毛モーター / 大腸菌 / 遊泳運動
研究概要

細胞内に含まれる成分のうち、70%は水であり、生命活動を担う多くの化学反応は水溶液中で進行している。本研究課題では、タンパク質、DNAをはじめとする生体分子が、周囲をとりまく水分子と相互作用することで、どのようにして生物らしい構造形成や機能発現を生み出しているのかそのメカニズムを明らかにすることを目的としている。研究代表者らは、タンパク質の水和状態に着目し、高圧力により水和状態を変化させることで、構造・機能の変調イメージングを行える高圧力顕微鏡の開発に取り組んできた。H19年度は、バクテリアの運動器官であるべん毛モーターを研究対象に、高圧力による回転運動変調と応答計測を行った。べん毛モーターは、主要部分だけでも200以上のタンパク質から構成される巨大なタンパク質複合体であり、細胞外から流入するプロトンイオンの流れを利用して、トルク発生を行っている。研究代表者らは、べん毛の回転方向を調節するCheYを欠失させた菌体を用いて、高圧力顕微鏡の観測窓にべん毛を吸着させ「テザードセル」の実験系を構築し、回転運動が圧力によりどのように変調されるのか観測した。その結果、1000気圧程度の圧力により、べん毛モーターの回転方向・速度が変調されることが明らかになった。このような高圧力下でみられる運動様式は、べん毛モーターのトルク発生部位の周辺の構造や相互作用様式が変化することで引き起こされていると考えられる。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Realtime measurement of mechanical motion of single protein molecules2007

    • 著者名/発表者名
      Okamoto K., Nishiyama M. & Terazima M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science. 1

      ページ: 151-156

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic Analysis of kinesin-microtubule complex under high hydrostatic pressures.2007

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Kimura Y., Terazima M.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] イオンの流れで駆動する生物分子モーター2007

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 雑誌名

      化学 62・2

      ページ: 59-60

    • NAID

      120005399093

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a high-pressure microscope and its application to biological systems.2006

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Kimura.Y., Nishiyama Y., Terazima M.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science.

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Pressure-induced reversal in the rotational direction of the bacterial flagellar motor2007

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Sowa Y., Kumazaki S., Kimura Y., Homma M., Ishijima A. & Terazima M.
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2007-12-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Pressure-velocity relationship of sodium-driven flagellar motor of Vibrio alginolyticus2007

    • 著者名/発表者名
      Shimoda Y, Nishiyama M, Kojima S, Homma M, Kimura Y, Terazima M
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2007-12-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 高圧力顕微鏡の開発と生体システムへの応用2007

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      若手研究者ワークショップ
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 年月日
      2007-07-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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