タンパク質超分子機械のダイナミック構造変化イメージング

• 研究課題/領域番号: 25390037
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西山 雅祥 京都大学, 白眉センター, 准教授 (10346075)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013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: 高圧力 / 顕微鏡 / 微小管 / べん毛 / ナノバイオ / 分子モーター / 分子機械 / タンパク質水和 / 高圧力顕微鏡 / 水和 / べん毛繊維 / 超らせん構造

研究成果の概要

研究代表者は、これまでの研究において、高圧力下でのタンパク質分子の構造変化や機能変調を実時間で観察できる高圧力顕微鏡を開発してきた。本研究課題では、タンパク質フィラメントを研究対象として、高圧力で構成単位であるタンパク質間の相互作用を変化させながら、高圧力下で誘起されるフィラメント構造を観察する研究を実施した。その結果、高圧力技術を用いて、細菌べん毛繊維の超らせん構造や、微小管の重合脱重合をダイナミックに変化させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Reversible morphological control of tubulin-encapsulating giant liposomes by hydrostatic pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M., Nishiyama M., Kazayama Y., Toyota T., Harada Y. & Takiguchi K.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 15 ページ: 3794-3802
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b00799
  • NAID: 120006457110
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高圧力技術を用いた生命活動操作イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 538 ページ: 48-49
• [雑誌論文] High-pressure microscopy for studying molecular motors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 雑誌名: Subcellular Biochemistry 巻: 72 ページ: 593-611
  • DOI: 10.1007/978-94-017-9918-8_27
  • ISBN: 9789401799171, 9789401799188
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sodium-driven energy conversion for flagellar rotation of the earliest divergent hyperthermophilic bacterium (2015)
  • 著者名/発表者名: Takekawa N., Nishiyama M., Kaneseki T., Kanai T., Atomi H., Kojima S. & Homma M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 12711-12711
  • DOI: 10.1038/srep12711
  • NAID: 120005627626
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高圧力顕微鏡の開発と生物ナノマシンの運動観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 巻: 25 号: 2 ページ: 126-135
  • DOI: 10.4131/jshpreview.25.126
  • NAID: 130005075755
  • ISSN: 0917-639X, 1348-1940
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] タンパク質分子機械の力学変調計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 雑誌名: 機械の研究 巻: 67 ページ: 1067-1074
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高圧力顕微鏡法による細菌運動観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 雑誌名: 高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー 巻: 印刷中
  • NAID: 120005670891
  • 査読あり
• [雑誌論文] タンパク質間相互作用を力学刺激で操作する (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 49 ページ: 782-784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viewing the rotation of molecular motors at high pressure. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuno D., Nishiyama M., Noji H.
  • 雑誌名: Asia Pacific Physics Newsletter 巻: 3 ページ: 25-25
• [雑誌論文] High hydrostatic pressure induces CCW to CW reversals of the Escherichia coli flagellar motor (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nishiyama, Y.Sowa, Y.Kimura, M. Homma, A. Ishijima, M. Terazima
  • 雑誌名: J.Bacterio. 巻: １９５ 号: 8 ページ: 1809-1814
  • DOI: 10.1128/jb.02139-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycine insertion makes yellow fluorescent protein sensitive to hydrostatic pressure. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe TM, Imada K, Yoshizawa K, Nishiyama M, Kato C, Abe F, Morikawa TJ, Kinoshita M, Fujita H, Yanagida T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 8 ページ: e73212-e73212
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0073212
  • NAID: 120005328377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single molecule analysis of the rotation of F1-ATPase under high hydrostatic pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: Daichi Okuno, Masayoshi Nishiyama and Hiroyuki Noji
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 105 号: 7 ページ: 1635-1642
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.08.036
  • NAID: 120005328380
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高圧力顕微鏡 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 木村佳文
  • 雑誌名: LTMセンター誌 巻: 22 ページ: 18-27
  • NAID: 120005289856
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内の水で生命活動を操る！ －高圧力下で観るタンパク質水和変調イメージング- (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 曽和義幸
  • 雑誌名: 化学 巻: 68 ページ: 31-36
  • NAID: 120005328379
• [雑誌論文] バクテリア・べん毛モーターが高圧力下で逆向きに回り出す！？ (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 53 号: 5 ページ: 264-265
  • DOI: 10.2142/biophys.53.264
  • NAID: 10031191850
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり
• [学会発表] 高圧力顕微鏡法による細菌べん毛の構造変化イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 曽和義幸
  • 学会等名: 第63回応用物理学会 春期学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区大岡山）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] High-pressure microscopy for studying molecular motor and cytoskeleton (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 学会等名: 8th International Meeting on Biomolecules under Pressure
  • 発表場所: Dortmund (Germany)
  • 年月日: 2016-02-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-pressure microscopy for manipulating cellular architecture and functions (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市角間町）
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質分子機械の力学変調イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 北海道大学フロンティア化学教育研究センター
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市北区）
  • 年月日: 2015-08-17
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure microscopy for studying bacterial motility machinery (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 学会等名: Microbiology and Biogeochemistry of the Deep Sea and the Deep Biosphere
  • 発表場所: Shanghai (China)
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高圧力顕微鏡の開発と生体運動変調 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 八木俊樹
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市 左京区宝ヶ池）
  • 年月日: 2015-05-13
• [学会発表] タンパク質分子機械の力学変調コントロール (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 理研シンポ・細胞システムの動態と論理Ⅶ
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県・和光市広沢）
  • 年月日: 2015-04-02
  • 招待講演
• [学会発表] 深海性Shewanella属細菌由来シトクロムcの圧力適応機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 政成美沙, 西山雅祥, 三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-29
• [学会発表] クラミドモナス非運動性変異株の力学コントロール (2015)
  • 著者名/発表者名: 八木俊樹, 西山雅祥
  • 学会等名: 第62回応用物理学会年会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Bacterial Motility Measured by a Miniature Chamber for High-pressure Microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M. & Kojima S.
  • 学会等名: 59th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2015-02-07 – 2015-02-11
• [学会発表] チューブリン封入ジャイアントリポソームの温度・静水圧変化による可逆的形態制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林真人, 西山雅祥, 風山祐輝, 豊田太郎, 滝口金吾
  • 学会等名: 2015年生体運動合同班会議
  • 発表場所: 学習院大学
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [学会発表] 力学刺激で細胞運動を操作する (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 第103回生命機能研究科コロキウム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] 高圧力を用いたタンパク質分子機械の運動変調イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] Manipulating the molecular machinery by water molecules of the hydration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] High pressure induces flagellar bending movements in Chlamydomonas paralyzed mutants (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi T. & Nishiyama M.
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Reversible morphological control of tubulin-encapsulated giant-liposomes induced by change of hydrostatic pressure and temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M., Nishiyama M., Kazayama Y., Toyota T. &Takiguchi K.
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Development of a New High-pressure Microscope. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 学会等名: Manipulation of Integrated Molecular Reaction Processes in living cell
  • 発表場所: The Consortium of Universities in Kyoto
  • 年月日: 2014-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内で働く分子マシンを細胞外からあやつる (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 法政大学ナノテクセミナー
  • 発表場所: 法政大学
  • 年月日: 2014-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] Single molecule analysis of ATP-driven molecular motors at high pressure. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama M.
  • 学会等名: 7th International Meeting on Biomolecules under Pressure
  • 発表場所: Montpelier, France
  • 年月日: 2014-07-15 – 2014-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質分子機械の力学変調イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 第259回光ナノサイエンス特別講義
  • 発表場所: 奈良科学技術大学院大学
  • 年月日: 2014-04-30
  • 招待講演
• [学会発表] 極限環境で駆動する生体ナノマシンの直接観察
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 法政大学ナノテクセミナー
  • 発表場所: 法政大学
  • 招待講演
• [学会発表] 高圧力を用いたタンパク質分子機械の構造変化イメージング
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 招待講演
• [学会発表] 高圧力下で見られるべん毛繊維の動的多型性
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 曽和義幸
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都国際会議場
• [学会発表] バクテリアべん毛繊維のダイナミック構造変化イメージング
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 曽和義幸
  • 学会等名: 2014年 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] 高圧力顕微鏡の開発と生体分子機械の運動変調
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥, 曽和義幸
  • 学会等名: 第61回 応用物理学会 春期学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [図書] 高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山雅祥
  • 出版者: 三恵社