キネシンの二足歩行運動における頭部間協調性の仕組み

• 研究課題/領域番号: 24370063
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50361530)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2012年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 分子モーター / 細胞内輸送 / 一分子計測（SMD） / ナノマシン / 構造変化 / 生物物理 / 一分子計測(SMD)

研究成果の概要

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して運動するが、その頭部間の協調性の仕組みは明らかになっていない。我々は、暗視野顕微鏡をベースとした高時間・空間分解能の一分子計測法を用いることによって、キネシン頭部が前方へステップする際の中間状態およびキネシン頭部のアロステリックな構造変化を検出することに成功した。そしてこれらの結果をもとに、頭部間の協調性にはネックリンカーの向きと張力が重要な役割を果たしていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] High-speed angle-resolved imaging of single gold nanorod with microsecond temporal resolution and one degree angle precision (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Enoki, R. Iino, Y. Niitani, Y. Minagawa, M. Tomishige, H. Noji
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 号: 4 ページ: 2079-2086
  • DOI: 10.1021/ac502408c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CK2 activates kinesin via induction of a conformational change (2014)
  • 著者名/発表者名: M. K. Mattson-Hoss, Y. Niitani, E. A. Gordon, Y. Jun, L. Bardwell, M. Tomishige, S. Gross
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: 111 号: 19 ページ: 7000-7005
  • DOI: 10.1073/pnas.1321419111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single molecule FRET observation of kinesin-1's head-tail interaction on microtubule (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki, M. Tomishige, T. Ariga
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 9 号: 0 ページ: 149-159
  • DOI: 10.2142/biophysics.9.149
  • NAID: 130003383784
  • ISSN: 1349-2942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoclickable Dendritic Molecular Glue : Noncovalent-to-Covalent Photochemical Transformation of Protein Hybrids (2013)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Uchida, Kou Okuro, Yamato Niitani, Xiao Ling, Takayuki Arifja, Michio Tomishige, Takuzo Aida
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 12 ページ: 4684-4687
  • DOI: 10.1021/ja401059w
  • 査読あり
• [学会発表] High speed single-molecule observations of the coordinated motions of kinesin motor protein (2015)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Department seminar of LEBS, CNRS
  • 発表場所: Centre national de la recherche scientifique (France)
  • 年月日: 2015-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] 分子モーターキネシンの二足歩行運動の一分子計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: シンポジウム「細胞のメゾスケール構造機能」
  • 発表場所: 京都大学iCeMS（京都）
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of the rotational motion of the motor domain during processive motility of kinesin-1 using gold nanorod (2014)
  • 著者名/発表者名: 新谷大和、榎佐和子、野地博行、飯野亮太、富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] Single-molecule fluorescent observations of the biased binding/unbinding of the tethered kinesin head (2014)
  • 著者名/発表者名: 松崎興平、富重道雄
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] High temporal resolution observation of the kinesin head motion during processive motility (2014)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Gordon Conference: Muscle & Molecular Motors
  • 発表場所: Mount Snow Resort, West Dover, VT (USA)
  • 年月日: 2014-07-07
  • 招待講演
• [学会発表] Direct observation of binding and unbinding motions of kinesin motor domain during processive motility (2014)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: Tokyo ATPase Workshop
  • 発表場所: Takeda Hall, The University of Tokyo (Tokyo)
  • 年月日: 2014-06-03
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of the rotational motion of the motor domain during processive motility of kinesin-1 using gold nanorod (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamato Niitani, Sawako Enoki, Hiroyuki Noji, Ryota Iino, and Michio Tomishige
  • 学会等名: Tokyo ATPase Workshop
  • 発表場所: Takeda Hall, The University of Tokyo (Tokyo)
  • 年月日: 2014-06-02
• [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin motor protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Michio Tomishige
  • 学会等名: 2nd Tokyo U - Korea U Joint Workshop on Bio-Soft Matter
  • 発表場所: Korea University, Seol, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-01
• [学会発表] Direct observation of the forward stepping motion of kinesin-1 using dark-field microscopy with 50-us temporal resolution (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Isojima
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Philadelphia, PA, U.S.A.
  • 年月日: 2013-02-04
• [学会発表] Strain-dependent regulation of the kinesin-1 s catalytic activity as studied by disulfide-crosslinking of the neck linker (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamato Niitani
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Philadelphia, PA, U.S.A.
  • 年月日: 2013-02-04
• [学会発表] Direct observation of the forward stepping motion of kinesin-1 using dark-field microscopy with 50-us temporal resolution (2012)
  • 著者名/発表者名: 磯島広
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Front-head gating mechanism of kinesin-1 as studied by single molecule FRET observation of ATP binding (2012)
  • 著者名/発表者名: 新谷大和
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Single molecule FRET observation of the nucleotide-dependent conformational changes of the kinesin motor domain (2012)
  • 著者名/発表者名: 小見山亮祐
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] キネシンの協調的な二足歩行運動を可能にするアロステリックな仕組み (2012)
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会ワークショップ「過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解」
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] How kinesin coordinates two motor domains to walk along microtubule
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: The 2nd KIAS Conference on Subcellular Dynamics
  • 発表場所: Korea Institute for Advanced Study, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 暗視野顕微鏡によるキネシンの高時間分解能運動計測
  • 著者名/発表者名: 富重道雄
  • 学会等名: 第３回分子モーター討論会
  • 発表場所: 東大農学部中島董一郎記念ホール、東京
  • 招待講演
• [学会発表] Strain-dependent regulation of the kinesin-1's catalytic activity 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51回年会
  • 発表場所: 京都国際会館、京都
• [学会発表] High temporal resolution observation of the stepping motion of kinesin-1 under load
  • 著者名/発表者名: 穐鹿一穂
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都国際会館、京都
• [学会発表] Strain-dependent regulation of the kinesin-1's catalytic activity as studied by disulfide-crosslinking of the neck linker
  • 著者名/発表者名: Yamato Niitani
  • 学会等名: 58th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA