| 研究課題/領域番号 |
20K22640
|
|---|
| 研究種目 |
研究活動スタート支援
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
0701:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
木下 佳昭 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (30879846)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
|
|---|
| キーワード | アーキアべん毛 / 回転モーター / ビーズアッセイ / ゴースト / ATP / ステップ回転 / Walker B 変異体 / Dwell time / アーキア / べん毛 / 回転運動 / ATP駆動型モーター / ステップ状回転 / 化学力学共役 / ステップ / 化学・力学共役 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
アーキアは水中を自由に泳ぐことができる。これはアーキアべん毛モーターと呼ばれる、ATP駆動の回転分子モーターによる。近年、我々はゴーストと呼ばれるべん毛モーターの化学状態を外部から制御可能な系の構築に成功した。本研究ではこの技術を基に、運動装置研究の核心である、化学反応を伴った構造変化の1:1対応を決定する。すなわち、化学状態を変化させていき、それに伴うアウトプット(回転運動)を金粒子を介して検出する。本研究の野望はキネシンやF1-ATPase等の精製された分子機械でなされた化学・力学変換機構の徹底的な理解、という次元まで研究領域を押し上げることである。
|
| 研究成果の概要 |
微生物は、化学エネルギーを力学的な仕事に変換する分子機械を持つ。本研究ではアーキアが有するATP駆動型の分子機械、『アーキアべん毛を』研究対象にして、運動機構の解明を目指した。本研究ではゴーストを用いて、細胞内部の反応を制御した状態で、それに伴った分子機械の回転運動を可視化した。高濃度ATP存在下では、べん毛の回転運動は滑らかであり、顕著な停止点は見られなかった。一方で、ATP濃度がナノモーラー程度の範囲では停止点が見られ、停止間の角度はおおよそ60度であった。この大きさはATPaseの周期構造と一致していた。また、ATP加水分解の速さが1/200倍の変異株でも実験を行い、同様の結果を得た。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
微生物が持つ分子機械はその名の通り、ナノサイズの機械である。分子機械は化学的な”入力”を力学的な仕事として”出力"しており、その作動機序を解明することは将来的なナノロボット作製に貢献する。
微生物研究において、入力を調節することは非常に難しかった。その理由は細胞膜や細胞壁といった表層構造の存在によるもので、過去の多くの研究は出力のみを定量していた。本研究では独自に開発したゴーストを用いて、、入力に伴った出力を捉えることができた。また、周期的な停止を検出することで、本研究で用いたアーキアべん毛はステッピングモーターであることを示し、作動機序解明に資する結果を得た。
|
