F1/V1-ATPaseの回転機構の比較による回転分子モーターの作動原理の解明

• 研究課題/領域番号: 25840053
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 中央大学
• 研究代表者: 上野 博史 中央大学, 理工学部, 助教 (10546592)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 1分子計測 / 分子モーター

研究成果の概要

ATPを分解して回転する腸内連鎖球菌の回転分子モーターV1-ATPaseの回転を1分子レベルで解析することに初めて成功した。このV1-ATPaseと別種のV1-ATPaseの回転との比較から、V1-ATPase共通の回転特性を見つけだすことに成功した。さらにこのV-ATPaseのATP加水分解の素過程反応が起こる回転角度を明らかにした。これらの結果は分子モーターの作動原理の理解につながる重要な知見である。

研究成果

• [雑誌論文] Rotational mechanism of Enterococcus hirae V1-ATPase by crystal-structure and single-molecule analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Minagawa Y, Ueno H, Suzuki K, and Murata T
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 巻: 31 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2015.02.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Torque generation of Enterococcus hirae V-ATPase (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueno H, Minagawa Y, Hara M, Rahman S, Yamato I, Muneyuki E, Murata T, and Iino R
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 289 号: 45 ページ: 31212-31223
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.598177
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular structure and rotary dynamics of Enterococcus hirae V1-ATPase (2014)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Minagawa Y, Ueno H, Hara M, and Murata T
  • 雑誌名: IUBMB Life 巻: 66 号: 9 ページ: 624-630
  • DOI: 10.1002/iub.1311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic analyses of nucleotide binding to an isolated monomeric β subunit and the α3β3γ subcomplex of F1-ATPase. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, Y., Naka, Y., Osakabe, H., Okamoto, T., Masaike, T., Ueno, H., Toyabe, S., Muneyuki, E.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 105 号: 11 ページ: 2541-2548
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.10.018
  • 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] Catalysis-enhancement via rotary fluctuation of F1-ATPase (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe R, Hayashi K, Ueno H and Noji H
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 105 号: 10 ページ: 2385-2391
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.09.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Common evolutionary origin for the rotor domain of rotary ATPases and Flagellar protein export apparatus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kishikawa, J., et al
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 5 ページ: 64692013-64692013
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0064695
  • 査読あり
• [学会発表] 腸内連鎖球菌由来のV-ATPaseの1分子回転計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上野博史、皆川慶嘉、宗行英朗、野地博行、村田武士、飯野亮太
  • 学会等名: 分子研研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2015-04-20 – 2015-04-21
• [学会発表] ナトリウムを輸送するV-ATPaseの1分子回転観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野博史
  • 学会等名: 第6回膜輸送体研究会
  • 発表場所: ニュー富良野ホテル
  • 年月日: 2014-12-26 – 2014-12-28
• [学会発表] Rotor-Stator Interactions in V1 and Vo from Enterococcus hirae V-ATPase (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野博史、皆川慶嘉、原舞雪、山登一郎、野地博行、村田武士、飯野亮太、宗行英朗
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会
  • 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] The role of amino acid residues located at the catalytic site in the rotation of Enterococcus hirae V1-ATPase (2014)
  • 著者名/発表者名: 皆川慶嘉、上野博史、原舞雪、野地博行、村田武士、飯野亮太
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会
  • 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] Interactions between Rotor and Stator in Enterococcus hirae V-ATPase (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueno H, Minagawa Y, Hara M, Noji H, Murata T, Iino R, Muneyuki E
  • 学会等名: Tokyo ATPase Workshop
  • 発表場所: 東京大学弥生キャンパス武田ホール
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-03
• [学会発表] Basic properties of rotary dynamics of the molecular motor Enterococcus hirae V1-ATPase (2014)
  • 著者名/発表者名: Minagawa Y, Ueno H, Hara M, Noji H, Murata T, Iino R
  • 学会等名: Tokyo ATPase Workshop
  • 発表場所: 東京大学弥生キャンパス武田ホール
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-03
• [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: 上野 博史, 皆川 慶嘉, 山登 一郎, 村田 武志, 飯野 亮太, 宗行 英朗
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] The relationship between F1-ATPase P-loop mutants and Pi release (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 光, 伊藤 亜由美, 伊藤 丈太郎, ,政池 知子, 西坂 崇之, 鳥谷部 祥一, 上野 博史, 宗行 英朗
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] Comparison of the nucleotide binding to the isolated β subunit and the F1-ATPase using the Sopped-Flow method (2013)
  • 著者名/発表者名: 長埜 陸, 小原 清志, 政池 知子, 上野 博史, 宗行 英朗
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] Basic properties of rotary dynamics of Enterococcus hirae V1-ATPAse motor protein (2013)
  • 著者名/発表者名: 皆川 慶嘉, 上野 博史, 石塚 芳子, 大沢 登, 寺田 貴帆, 白水 美香子, 横山 茂之, 野地 博行, 村田 武士, 飯野 亮太
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [図書] FoF1モーター 「DOJIN BIOSCIENCE SERIES 17 1分子生物学」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野博史, 鳥谷部祥一, 宗行英朗
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: 化学同人