生体・人工ハイブリッド回転ナノモーターの創製

• 研究課題/領域番号: 24651167
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 飯野 亮太 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70403003)
• 研究分担者: 内橋 貴之 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (30326300)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ナノマシン / 分子モーター / １分子計測 / １分子観察・操作

研究概要

回転分子モーターF1-ATPaseの固定子であるα3β3リングに回転子として二重鎖DNAを差し込んだハイブリッドモーターDNA-F1を作製した。DNA-F1はATP依存的に一方向に大きくバイアスがかかったステップ回転運動をみせた。一方向性回転の効率の改善や歩留まりの改善が課題として残ったが、ハイブリッド回転ナノモーター創製の足掛かりは達成できた。さらにハイブリッドモーターの新しい材料として腸球菌由来V1-ATPaseの１分子回転観察系を構築し、回転運動の基本特性を明らかにすることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Biased Brownian stepping rotation of FoF1-ATP synthase driven by proton motive force (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe R, Tabata KV, Iino R, Ueno H, Iwamoto M, Oiki S, Noji H
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms2631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basic properties of rotary dynamics of the molecular motor Enterococcus hirae V1-ATPase (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Minagawa, Hiroshi Ueno, Mayu Hara, Yoshiko Ishizuka-Katsura, Noboru Ohsawa,Takaho Terada, Mikako Shirouzu, Shigeyuki Yokoyama, Ichiro Yamato, Eiro Muneyuki, Hiroyuki Noji, Takeshi Murata, and Ryota Iino
  • 雑誌名: J.Biol.Chem 巻: 288 号: 45 ページ: 32700-32707
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.506329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Operation mechanism of F_oF_1-adenosine triphosphate synthase revealed by its structure and dynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Noji H
  • 雑誌名: IUBMB Life 巻: 65 号: 3 ページ: 238-246
  • DOI: 10.1002/iub.1120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intersubunit coordination and cooperativity in ring-shaped NTPases (2013)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Noji H
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 巻: 23 号: 2 ページ: 229-234
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2013.01.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNAを巻き取る分子リール―F1-ATPaseのおもちゃ― (2013)
  • 著者名/発表者名: 游慧娟,飯野亮太
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 53 ページ: 160-161
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA を巻き取る分子リール―F1-ATPase のおもちゃ― (2013)
  • 著者名/発表者名: 游 慧娟, 飯野亮太
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 53 ページ: 160-161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Mechanism of ATP Hydrolysis in F_1-ATPase Revealed by Molecular Simulations and Single-Molecule Observations (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Hayashi, Hiroshi Ueno, Abdul Rajjak Shaikh, Myco Umemura, Motoshi Kamiya, Yuko Ito, Mitsunori Ikeguchi, Yoshihiro Momoriya, Ryota Iino, Hiroyuki Noji
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 巻: 134 号: 20 ページ: 8447-8454
  • DOI: 10.1021/ja211027m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Principle role of the arginine finger in rotary catalysis of F1-ATPase (2012)
  • 著者名/発表者名: Komoriya Y, Ariga T, Iino R, Imamura H, Okuno D, Noji H
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: (First published online) 号: 18 ページ: 15134-15142
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.328153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotary catalysis of the stator ring of F(1)-ATPase (2012)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Noji H
  • 雑誌名: Science 巻: (First published online) 号: 10 ページ: 1732-1739
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2012.03.011
  • 査読あり
• [学会発表] Watching and manipulating biomolecules one at a time (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: PITTCON 2014
  • 発表場所: Chicago, USA(PAI-NET Session : Ultrasensitive Analytical Technologies for Biology and Chemistry)
  • 年月日: 2014-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] 天然ナノモーターと人工ナノローターの1分子ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 第三回次世代の物質科学・ナノサイエンスを探る
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-01-10
  • 招待講演
• [学会発表] Watching and manipulating biomolecules one at a time (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: PITTCON 2014
  • 発表場所: 米国、McCormick Place, Chicago, Illinois
  • 招待講演
• [学会発表] 天然ナノモーターと人工ナノローターの１分子ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 第三回 次世代の物質科学・ナノサイエンスを探る
  • 発表場所: 北海道、北海道大学百年記念会館
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of biological nanomachines probed by single-molecule techniques (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2013-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] You can observe a lot just by watching motions of individual molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: Japanese-German Frontiers of Science Symposium
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-11-01
  • 招待講演
• [学会発表] 型顕微鏡を用いたリアルタイム1分子イメージング : 蛍光法と暗視野法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 第51回生物物理学会年会オリンパスランチョンセミナー
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] 生体分子モーターの揺らぎと機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 高等研究所「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」第2回研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-08-09
  • 招待講演
• [学会発表] Operation mechanism of rotary molecular motor F1 probed by single-molecule techniques (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, USA(Session G43: Focus Session : Motor dynamics - from Single Molecules to Cells II)
  • 年月日: 2013-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] 金プローブで観た生体分子モーターの動き (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 公益財団法人新世代研究所. 2013年度第1回バイオ単分子研究会
  • 発表場所: 岩手
  • 招待講演
• [学会発表] Basic properties of rotary dynamics of Enterococcus hirae V1-ATPase motor protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Minagawa Y, Ueno H, Hara M, Ishizuka-Katsura Y, Ohsawa N, Terada T, Shirouzu M, Yokoyama S, Noji H, Murata T, Iino R
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、国立京都国際会館
• [学会発表] Direct observation of the rotation of V1-ATPase from Enterococcus hirae and its torque (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueno H, Minagawa Y, Yamato I, Murata T, Iino R, Muneyuki E
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、国立京都国際会館
• [学会発表] Creation of a hybrid F1 motor with DNA as the rotor (2013)
  • 著者名/発表者名: Imwamoto K, Iino R, Yamauchi R, Uchihashi T, Noji H
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都府、国立京都国際会館
• [学会発表] Molecular mechanism of biological nanomachines probed by single-molecule techniques (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
  • 発表場所: 茨城県、Tsukuba International Congress Center, Tsukuba
  • 招待講演
• [学会発表] You can observe a lot just by watching motions of individual molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: Japanese-German Frontiers of Science Symposium
  • 発表場所: 京都府、Ktoyo Brighton Hotel
  • 招待講演
• [学会発表] 金プローブで観た生体分子モーターの動き (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 新世代研究所 2013年度第1回バイオ単分子研究会
  • 発表場所: 岩手県、ホテル紫苑
• [学会発表] 倒立型顕微鏡を用いたリアルタイム１分子イメージング：蛍光法と暗視野法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 第51回生物物理学会年会 オリンパスランチョンセミナー
  • 発表場所: 京都府、国立京都国際会館
  • 招待講演
• [学会発表] 生体分子モーターの揺らぎと機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 国際高等研究所 「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」 第2回研究会
  • 発表場所: 京都府、国際高等研究所
  • 招待講演
• [学会発表] Operation mechanism of rotary molecular motor F1 probed by single-molecule techniques (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Rotary catalysis of the stator ring of F1-ATPase, a nanomotor made by protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: 1st International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN)
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2012-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Rotary catalysis of the stator ring of F_1-ATPase (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: The 17th European Bioenergetics Conference (EBEC 2012)
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 2012-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Rotary catalysis of the stator ring of F1-ATPase (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iino
  • 学会等名: The 17th European Bioenergetics Conference (EBEC 2012)
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 招待講演
• [図書] 「モータータンパク質」DOJIN BIOSCIENCEシリーズ「揺らぎ・ダイナミクスと生体機能-物理化学的視点からみた生体分子-」Part III機能とダイナミクス第15章1節 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 出版者: 化学同人
• [図書] DOJIN BIOSCIENCEシリーズ「揺らぎ・ダイナミクスと生体機能－物理化学的視点からみた生体分子－」Part III 機能とダイナミクス 第15章1節 モータータンパク質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 化学同人
• [図書] DOJIN BIOSCIENCEシリーズ「生体分子の動きを探る －揺らぎと生体機能－」Part IV 機能とダイナミクス 第15章1節「モータータンパク質」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 1.回転分子モーターV1の動きを1分子毎に観察:構造が類似するF1とは異なるユニークな回転特性が明らかに
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/rotary-dynamics-of-molecular-motor-v1/
• [備考] 回転分子モーターV1の動きを１分子毎に観察
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/rotary-dynamics-of-molecular-motor-v1/