ミオシンVでATPを合成する

• 研究課題/領域番号: 18779003
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西川 宗 阪大, 生命機能研究科 (60402997)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2007年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: ミオシン / ATP合成 / 1分子

研究概要

ミオシンはATP加水分解の化学エネルギーを力学エネルギーに変換し、アクチン上を一方向に運動する。この運動の内部はATPaseと共役したナノメートルサイズのステップであり、自然のナノマシンの動作原理の解明は、緻密にプログラムされたATP加水分解と力発生の関係を読み解くことである。従来のミオシン研究の多くは運動の詳細な計測に注力したが(むろん多くの情報が蓄積されたが)動作原理の解明には至っていない。
本研究は「ミオシンの力学エネルギーを逆流させて、ADPとリン酸の脱水縮合反応(ATPの合成)に挑戦」する。ナノメートルサイズのミオシンの運動を、サブナノメートル精度のピエゾ制御ステージと音響光学偏向器(以下AOD)制御のレーザートラップで後方に牽引し、生成した極少数のATP分子をフェムトリッターチャンバー法で検出する。
研究開始初年度の達成目標は、ミオシンを牽引するためのフィードバック制御プログラムの作成と、リニアモーター計測に最適な形状のフェムトチャンバーの作製である。現在までに、ポジションセンサーから検出したミオシンの位置信号をUSB経由でPCに転送し、ソフトウェアベースでピエゾステージ・AODへ帰還信号を与えることに成功している。今後、この回路の性能を最大限に引き出すために、位置検出光学系をBFP法に改良する予定である。また、野路研究室の榊原らとの共同実験により、親水性皮膜を施したPDMS製フェムトチャンバーの作製にも成功している。

研究成果

• [雑誌論文] Imaging of cooperative motion on a simulated energy landscape. (2007)
  • 著者名/発表者名: V.V.Yakovlev, S.Nishikawa, T.Yanagida
  • 雑誌名: Proc. SPIE "Nanoscale Imaging, Spectroscopy, Sensing and Actuation for Biomedical Applications IV" 6447-12
• [雑誌論文] A unique mechanism for the processive movement of single-headed myosin-IX. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa M, Nishikawa S, Inoue A, Iwane AH, Yanagida T, Ikebe M
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 343 ページ: 1159-1164
• [図書] 日本臨床(2月号) (2007)
  • 著者名/発表者名: 西川 宗
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 全反射蛍光顕微鏡技術(TIRFM)