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ATP合成酵素(FoF1)の構造、回転、制御

研究課題

研究課題/領域番号 18107004
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 機能生物化学
研究機関京都産業大学 (2010)
東京工業大学 (2006-2009)

研究代表者

吉田 賢右  京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (90049073)

研究分担者 久堀 徹  東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (40181094)
村上 聡  東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (30300966)
連携研究者 村上 聡  東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (30300966)
研究期間 (年度) 2006 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
111,280千円 (直接経費: 85,600千円、間接経費: 25,680千円)
2010年度: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2009年度: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2008年度: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2007年度: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2006年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
キーワードATP合成 / ATP合成酵素 / F_oF_1 / モータータンパク質 / 生体エネルギー / FoF1 / F1 / モーター / F0F1 / 回転モーター / ATP / 結晶解析 / プロトン / εサブユニット / FoFl / Fl / Fo / 分子モーター
研究概要

ATP合成酵素のATP合成/分解の触媒活性は, F_1-ATPase部分にある。F_1-ATPaseではα3β3がリング状に配置され、その内部に棒状のγサブユニットが存在する。3つのβサブユニットそれぞれに触媒部位が存在し、そこでATP加水分解が進行すると、γサブユニットが回転する。そこで、1つのβサブユニットだけ活性を99%失う変異を導入して回転を観察した結果、以下のことが明らかになった。γサブユニットが.度の位置で1つのβサブユニットに結合したATPは、それから200度回転した位置で加水分解され、320度回転した位置で無機リン酸を放出する。3つのβサブユニットが、あたかも輪唱のようにこの過程を120度の位相差でおこなうことでγサブユニットがスムーズに回転することが分かった。蛍光色素を1つのβサブユニットにふらふらしないように2点で結合してその構造変化を回転と同時に観察した。

報告書

(7件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書   自己評価報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2010 2009 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 19件) 学会発表 (9件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Activation and stiffness of the inhibited states of F1-ATPaseprobed by single-molecule manipulation2010

    • 著者名/発表者名
      Saita E, lino R, Suzuki T, Feniouk BA, Kinosita K Jr, Yoshida M
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 285 ページ: 11411-11417

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Essential arginine residue of the F(o)-a subunit in F(o)F(1)-ATP synthase has a role to prevent the proton shortcut without c-ring rotation in the F(o) proton channel2010

    • 著者名/発表者名
      Mitome N, Ono S, Sato H, Suzuki T, Sone N, Yoshida M
    • 雑誌名

      Biochem J

      巻: 430 ページ: 171-177

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of epsilon subunit on the rotation of thermophilic Bacillus F1-ATPase.2009

    • 著者名/発表者名
      Tsumuraya M, Furuike S, Adachi K, Kinosita K Jr, Yoshida M.
    • 雑誌名

      FEBS Lett 583(7)

      ページ: 1121-6

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative three-step motions in catalytic subunits of F_1-ATPase correlate with 80 degrees and 40 degrees substep rotations2008

    • 著者名/発表者名
      Masaike T, Koyama-Horibe F, Oiwa K, Yoshida M, Nishizaka T
    • 雑誌名

      Nat Struct Mol Biol

      巻: 15 ページ: 1326-33

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Cooperative three-step motions in catalytic subunits of F1-ATPase correlate with 80 degrees and 40 degrees substep rotations2008

    • 著者名/発表者名
      Masaike T, Koyama-Horibe F, Oiwa K, Yoshida M, Nishizaka T.
    • 雑誌名

      Nat Struct Mol Biol 15

      ページ: 1326-33

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature-sensitive reaction intermediate of F1-ATPase.2008

    • 著者名/発表者名
      Watanabe R, lino R, Shimabukuro K, Yoshida M, Noji H.
    • 雑誌名

      EMBO Rep. 9(1)

      ページ: 84-90

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Axle-less Fl-ATPase rotates in the correct direction.2008

    • 著者名/発表者名
      Furuike S, Hossain MD, MakiY, Adachi K, Suzuki T, Kohori A, Itoh H, Yoshida M, Kinosita K Jr.
    • 雑誌名

      Science. 319

      ページ: 955-8

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic inter-subunit interactions in thermophilic F(l)-ATPase subcomplexes studied by cross-correlated relaxation-enhanced polarization transfer NMR.2008

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi M, Yagi H, Yamazaki T, Yoshida M, Akutsu H.
    • 雑誌名

      J Biomol NMR. 40(3)

      ページ: 165-74

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of the rotation and hydrolysis activities of F1-ATPase.2008

    • 著者名/発表者名
      Furuike S, Adachi K, Sakaki N, Shimo-Kon R, Itoh H, Muneyuki E, Yoshida M, Kinosita K Jr.
    • 雑誌名

      Biophys J 95(2)

      ページ: 761-70

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neither Helix in the Coiled Coil Region of the Axle of F_1-ATPase Plays a Significant Role in Torque Production.2008

    • 著者名/発表者名
      Hossain, MD., Furuike, S., Maki, Y., Adachi, K, Suzuki, T., Kohori, A., Itoh, H., Yoshida, M., Kinosita K. Jr
    • 雑誌名

      Biophys J 95(10)

      ページ: 4837-44

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stepwise propagation of the ATP-induced conformational change of the F1-ATPase beta subunit revealed by NMR.2008

    • 著者名/発表者名
      Yagi H, Kajiwara N, Iwabuchi T, Izumi K, Yoshida M, Akutsu H.
    • 雑誌名

      J Biol Chem. 284(4)

      ページ: 2374-812

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative three-step motions in catalytic subunits of F(l)-ATPase correlate with 80 degrees and 40 degrees substep rotations.2008

    • 著者名/発表者名
      Masaike T, Koyama-Horibe F, Oiwa K, Yoshida M, Nishizaka T.
    • 雑誌名

      Nat Struct Mol Biol. 15(12)

      ページ: 1326-33

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential mechanism using all three catalytic subunits2007

    • 著者名/発表者名
      Ariga T, Muneyuki E, Yoshida M
    • 雑誌名

      Nature Struct. Mol. Biol

      巻: 14 ページ: 841-846

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Structures of the thermophilic F1-ATPaseεsubunit suggesting ATP-regulated arm motion of its C-terminal domain in F12007

    • 著者名/発表者名
      Yagi H, Kajiwara N, Tanaka, Tsukihara T, Kato-Yamada Y, Yoshida M, Akutsu H
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 107 ページ: 11233-11238

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential mechanism using all three catalytic subunits2007

    • 著者名/発表者名
      Ariga T, Muneyuki E, Yoshida M
    • 雑誌名

      Nature Struct Mol Biol. 14

      ページ: 841-846

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structures of the thermophilic F1-ATPase ε subunit suggesting ATP-regulated arm motion of its C-terminal domain in F12007

    • 著者名/発表者名
      Yagi H, Kajiwara N, Tanaka, Tsukihara T, Kato-Yamada Y, Yoshida M, Akutsu H.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA 104

      ページ: 11233-11238

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] M Regulatory Interplay between Proton Motive Force, ADP, Phosphate, and Subunit in Bacterial ATP Synthase2007

    • 著者名/発表者名
      Feniouk BA, Suzuki T, and Yoshida
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 282

      ページ: 764-772

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structures of the thermophilic F1-ATPase subunit suggesting ATP-regulated arm motion of its C-terminal domain in F12007

    • 著者名/発表者名
      Yagi H, Kajiwara N, Tanaka, Tsukihara T, Kato-Yamada Y, Yoshida M, Akutsu H.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA 104

      ページ: 11233-11238

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F_1-ATPase rotates by an asymmetric, sequential mechanism using all three catalytic subunits2007

    • 著者名/発表者名
      Ariga T, Muneyuki E, Yoshida M,
    • 雑誌名

      Nature Struct. Mol. Biol. 14

      ページ: 841-846

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of the epsilon subunit of thermophilic F1-ATPase as a sensor for ATP.2007

    • 著者名/発表者名
      Kato S, Yoshida M, Kato-Yamsda Y.
    • 雑誌名

      J Biol Chem. 282(52)

      ページ: 37618-23

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Molecule Energetics of F1-ATPase Motor.2007

    • 著者名/発表者名
      Muneyuki E, Watanabe-Nakayama T, Suzuki T, Yoshida M, Nishizaka T, Noji H.
    • 雑誌名

      Biophys J. 92(5)

      ページ: 1806-12

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The product of uncI gene in F1Fo-ATP synthase operon plays a chaperone-like role to assist c-ring assembly.2007

    • 著者名/発表者名
      Suzuki T, Ozaki Y, Sone N, Feniouk BA, Yoshida M.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA. 104(52)

      ページ: 20776-81

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] IF1 influences on energy metabolism not only under energy restricted condition but also under normal condition2010

    • 著者名/発表者名
      藤川誠、森薫子、吉田賢右
    • 学会等名
      日本分子生物学会日本生化学会大会合同学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      2010-12-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] The Essential Arg of Foa Subunit in FoF1-ATP Synthase Ensures c-ring Rotation by Preventing a Futile Proton Shortcut2009

    • 著者名/発表者名
      Noriyo Mitome, Sakurako Ohno, Hiroki Sato, Nobuhito Sone, Toshiaru Suzuki, Masasuke Yoshida
    • 学会等名
      Inovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working In Biomembranes
    • 発表場所
      京都大学芝蘭会館
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism and regulation of F_oF_1-motor2008

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshida
    • 学会等名
      Plenary lecture at 15th Euroopean Bioenergetics Conference 2008
    • 発表場所
      Dublin(Ireland)
    • 年月日
      2008-08-20
    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [学会発表] Mechanism and regulation of F_oF_<1-> motor2008

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshida
    • 学会等名
      Plenary lecture at 15th European Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Dublin(Ireland)
    • 年月日
      2008-07-20
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Function of epsilon subunit in Bacillus PS3 F_oF_1-ATP synthase2008

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, C. Wakabayashi, B. A. Feniouk, N. Taniguchi, M. Yoshida
    • 学会等名
      15th European Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Dublin(Ireland)
    • 年月日
      2008-07-20
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Regulatory transition of subunit epsilon in ATP synthase from Bacillus PS32008

    • 著者名/発表者名
      B. A. Feniouk, T. Suzuki, M. Yoshida
    • 学会等名
      15th European Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Dublin(Ireland)
    • 年月日
      2008-07-20
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Mechanism and regulation of FoF1-motor2008

    • 著者名/発表者名
      Masasuke Yoshida
    • 学会等名
      EBEC 2008
    • 発表場所
      Trinity College, Dublin, Ireland
    • 年月日
      2008-07-20
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ATP合成酵素の精製における界面活性剤の検討と変異ATP合成酵素の安定性2008

    • 著者名/発表者名
      三留規誉, 大坂谷章子, 鈴木俊治, 吉田賢右
    • 学会等名
      第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会合同大会
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Rotary Catalysis of ATP synthase2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshida M.
    • 学会等名
      14th European Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Moscow State University
    • 年月日
      2006-07-22
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [備考]

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~fmotojim/index-j.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.res.titech.ac.jp/~seibutu/main_.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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