キネシン一分子の構造変化と力発生の同時計測によるエネルギー変換機構の研究

• 研究課題/領域番号: 18687009
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 富重 道雄 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (50361530)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円); 2008年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2007年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2006年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: 一分子計測 / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 分子機械 / 分子モーター / 構造変化 / 光ピンセット / 一分子計測(SMD) / 生物物理

研究概要

運動中のキネシンに負荷をかけ、そのときの構造状態を観察するための実験系を構築した。まずキネシン2量体の尾部に微小管に結合した後解離できない変異体頭部をつけることにより、運動を束縛して負荷をかけることに成功した。また一分子FRET法を用いることにより、運動中のキネシンの構造変化を検出することに成功した。これらを組み合わせることによって、キネシンの力発生の原因となる構造変化を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Intramolecular strain coordinates kinesin stepping behavior along microtubules (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yildiz, M. Tomishige, A. Gennerich, R. D. Vale
  • 雑誌名: Cell 134 ページ: 1030-1041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of mitotic kinesin by microtubule bundling (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tomishige
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 182 ページ: 417-419
• [雑誌論文] 細胞内輸送を担う分子モーターの運動機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 雑誌名: 生体の科学 59 ページ: 362-363
• [雑誌論文] Intramolecular strain coordinates kinesin stepping behavior along microtubules (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yildiz
  • 雑誌名: Cell 134 ページ: 1030-1041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of mitotic kinesin by microtubule bundling (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tomishige
  • 雑誌名: J. Cell Biol 182 ページ: 417-419
• [雑誌論文] How kinesin waits between steps (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, R. D. Vale, M. Tomishige
  • 雑誌名: Nature 450 ページ: 750-754
  • 査読あり
• [雑誌論文] How kinesin waits between steps. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Mori
  • 雑誌名: Nature 450 ページ: 750-754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule observations of neck linker conformational changes in the kinesin motor protein (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Tomishige, N. Stuurman, R. D. Vale
  • 雑誌名: Nat. Struct. Mol. Biol. 13 ページ: 887-894
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一分子計測法によって明らかになったモータータンパク質キネシンの二足歩行の仕組み (2006)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 雑誌名: 物性研究 85 ページ: 624-629
• [雑誌論文] Single molecule observations of the neck linker conformational changes in the kinesin motor protein. (2006)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige, Nico Stuurman, Ronald D. Vale
  • 雑誌名: Nature Structural and Molecular Biology 13・10 ページ: 887-894
• [学会発表] キネシンのATP加水分解反応に対するネックリンカーの役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 凌霄, 森徹平, 牧野司, 富重道雄
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2009-01-09
• [学会発表] 負荷存在下でのキネシンの構造状態の一分子FRET観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小橋川翔太, 中島理子, 富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] キネシン2量体の前後の頭部へのATP結合の可視化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 凌霄, 森徹平, 中島理子, 富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] 負荷存在下でのキネシンの構造状態の-分子FRET観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小橋川翔太、中島理子、富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] 単頭と双頭のキネシン分子モーターによる協調的運動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 尾世川麻里奈、小橋川翔太、森徹平、富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 微小管上を歩く分子モーターキネシンの運動の仕組み (2008)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 第30回北海道大学獣医学学術交流基金群講演会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2008-10-15
• [学会発表] 二足歩行する分子モーターキネシンから見えてきたエネルギー変換機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会シンポジウム「生体モーターの多様性と同一性」
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] 二足歩行する分子モーターキネシンから見えてきたエネルギー変換機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] 2分子を連結させたキネシン複合体の協調的運動の観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小橋川翔太, 森徹平, 富重道雄
  • 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: 2007-12-22
• [学会発表] Single molecule structural observations of the molecular motor kinesin (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Tomishige
  • 学会等名: COE International Symposium on "Strongly-Correlated Applied Physics"
  • 発表場所: 東京大学武田ホール
  • 年月日: 2007-09-29
• [学会発表] Single molecule observations of structural changes in a "walking" motor protein (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Tomishige
  • 学会等名: Ninth Annual Japanese-American Kavli Frontiers of Science Symposium
  • 発表場所: Beckman Center, Irvine, CA, USA
  • 年月日: 2006-12-09