一分子FRET法による分子モーターキネシンの二足歩行メカニズムの研究

• 研究課題/領域番号: 21370066
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2010年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2009年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• 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 / 細胞内輸送 / 生物物理 / 一分子計測(SMD) / ナノマシン

研究概要

分子モーターキネシンは2つの頭部を交互に動かしてまるで歩くように運動する。我々はキネシンの原子構造モデルを元に、2つの頭部をつなぐネックリンカーが協調性に重要であるという仮説を立てた。ネックリンカーにかかる張力を緩和させた変異体や片方だけ張力を受けないようにした変異体キネシンの運動や構造変化を一分子レベルで観察することによって、このモデルを裏付け、二足歩行運動の構造基盤を明らかにした。

研究成果

• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin motor protein, The17th International Biophysics Congress, Symposium (2011)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Cytoskeleton and motor dynamics
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Structural basisfor the coordinated walking mechanism of kinesin motor protein, IMS Symposium on"Recent Development of Spectroscopy and Spatial and Temporal Hierarchical Structures in Molecular Science", (2011)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Institute for Molecular Science
  • 発表場所: Institute for Molecular Science, Okazaki
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] キネシンの協調的な二足歩行運動の仕組みとその制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 第63回日本細胞生物学会シンポジウム「細胞内で協調して活躍するモーター分子」
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin-1 studied by structural and single molecule analyses (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Makino
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] Forward stepping mechanism of kinesin-1 studied using asymmetrically-joined two-headed monome (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Isojima
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin-1 studied by structural and single molecule analyses (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Makino
  • 学会等名: 1st Korea University-The University of Tokyo Joint Workshop on Bio-Soft Matter
  • 発表場所: Koshiba Hall, Univ.of Tokyo
  • 年月日: 2011-02-22
• [学会発表] Forward stepping mechanism of kinesin-1 studied using asymmetrically-joined two-headed monomer (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Isojima
  • 学会等名: 1st Korea University-The University of Tokyo Joint Workshop on Bio-Soft Matter
  • 発表場所: Koshiba Hall, Univ.of Tokyo
  • 年月日: 2011-02-22
• [学会発表] Strain-sensing mechanism of kinesin-1 as studied by disulfide-crosslinking of the neck linker (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamato Niitani
  • 学会等名: 1st Korea University-The University of Tokyo Joint Workshop on Bio-Soft Matter
  • 発表場所: Koshiba Hall, Univ.of Tokyo
  • 年月日: 2011-02-22
• [学会発表] キネシン頭部の選択的な前方着地におけるネックリンカーの役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 磯島広
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] キネシン1モータードメインのヌクレオチドフリー状態での結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 牧野司
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] Structural basis for the coordinated movement of kinesin motor protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: 1st HSFP AlumniMeeting - Japan
  • 発表場所: Yayoi Auditorium-Annex, Univ. of Tokyo
  • 年月日: 2010-10-09
• [学会発表] Structural basis for the coordinated movement of kinesin motor protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: 1st HSFP Alumni Meeting-Japan
  • 発表場所: Yayoi Auditorium-Anne, Univ.of Tokyo
  • 年月日: 2010-10-09
• [学会発表] ジスルフィド架橋法を用いたキネシン1のネックリンカーのストレインセンサーとしての役割の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新谷大和
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] キネシン1の協調的な二足歩行運動を可能にする構造基盤の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 牧野司
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] キネシン1が選択的に前方にステップする仕組み (2010)
  • 著者名/発表者名: 磯島広
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 結晶構造解析と一分子計測法の融合により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メカニズム (2010)
  • 著者名/発表者名: 牧野司
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] キネシン頭部の選択的な前方着地におけるネックリンカーの役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 磯島広
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin, EMBO Conference Series (2010)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Microtubules: Structure, Regulation and Functions
  • 発表場所: EMBL Advanced Training Centre, Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2010-06-05
• [学会発表] Microtubules : Structure, Regulation and Functions (2010)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin EMBO Conference Series "Microtubules : Structure, Regulation and Functions
  • 発表場所: EMBL Advanced Training Centre, Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2010-06-05
• [学会発表] キネシン頭部の選択的な前方着地におけるネックリンカーの役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 磯島広
  • 学会等名: 第10回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2010-05-01
• [学会発表] Structural basis for the mechanochemical coupling of kinesin-1 revealed by crystal structural and biochemical analyses (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Makino
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Moscone Center米国サンフランシスコ
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] Optimal size of the neck linker is important for the coordinated nrocessive movement of kinesin-1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Isojima
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Moscone Center米国サンフランシスコ
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] Single molecule observation of structural changes of kinesin motor protein (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: International Symposium onWatching Biomolecules in Action
  • 発表場所: ライフサイエンスセンタ ー、大阪
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Single molecule observation of structural changes of kinesin motor protein (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: International Symposium on Watching Biomolecules in Action
  • 発表場所: ライフサイエンスセンター、大阪
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Role of the neck linker on the preferential forward stepping of kinesin (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Isojima
  • 学会等名: International Symposium on Watching Biomolecules in Action
  • 発表場所: ライフサイエンスセンター、大阪
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of microtubule-based motor kinesin, International Symposium (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Innovative Nanoscience ofSupermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes
  • 発表場所: 京都大学芝蘭会館
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of microtubule-based motor kinesin (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: International Symposium "Innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes"
  • 発表場所: 京都大学 芝蘭会館
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] キネシンの協調的二足歩行メカニズム
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 第１回分子モーター討論会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Structural basis for the coordinated walking mechanism of kinesin motor protein
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: IMS Symposium on "Recent Development of Spectroscopy and Spatial and Temporal Hierarchical Structures in Molecular Science", Institute for Molecular Science
  • 発表場所: Institute for Molecular Science, Okazaki
  • 招待講演
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin motor protein
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: The 17th International Biophysics Congress, Symposium "Cytoskeleton and motor dynamics"
  • 発表場所: Beijing, China
  • 招待講演
• [学会発表] Strain-dependent regulation of kinesin-1 as studied by disulfide-crosslinking of the neck linker
  • 著者名/発表者名: 新谷大和
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
• [学会発表] Role of the neck linker on the front head gating mechanism of kinesin-1
  • 著者名/発表者名: Xiao Ling
  • 学会等名: The 17th International Biophysics Congress
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] The neck linker of kinesin-1 functions as a regulator of ATP hydrolysis reaction
  • 著者名/発表者名: Xiao Ling
  • 学会等名: 56th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Diego, CA, USA