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優しく動かしてみる一分子生理学

研究課題

研究課題/領域番号 26221102
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 生物物理学
研究機関早稲田大学

研究代表者

木下 一彦  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30124366)

研究期間 (年度) 2014-05-30 – 2018-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2016年度)
配分額 *注記
124,540千円 (直接経費: 95,800千円、間接経費: 28,740千円)
2016年度: 42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)
2015年度: 42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)
2014年度: 39,000千円 (直接経費: 30,000千円、間接経費: 9,000千円)
キーワードたんぱく質分子機械 / 一分子計測 / イオンチャンネル / 回転分子モーター / Reverse gyrase
研究実績の概要

電位依存性イオンチャネルであるBKカリウムチャネルは単一チャネル電流の測定が容易である。また、シェーカーチャネルは開閉が電位だけで制御されるイオンチャネルである。これらを対象に、その電位センサー部に操作用のハンドルタグを遺伝子的に導入し、電気的仕事ではなく力学的操作で開閉させることを試みている。まだ、成功率が極めて低く、タグの導入部位やハンドルの検討を試みている段階である。
回転分子モーターF1-ATPaseのATP加水分解機構において、未だに決着がついていない燐酸解離とATP分解のタイミングを決めるため、加水分解しにくいATPアナログや解離が遅くなることが示唆されている燐酸アナログを用いての実験を行った。その結果、我々の仮説がこれまで通り主張できることが分かった。また、リポソームあたりに1個未満再構成したATP合成酵素について、ATP合成の逆反応としてのATP分解駆動によるプロトンポンプ活性が定量できた。これまでは、ATP分解活性のみを測定し、プロトン/ATP比を仮定してポンプ活性を推定するしかなかったが、ATP合成酵素1個あたりのプロトン/ATP比を実験的に初めて見積もることができた。
70℃以上の高温で生育する超好熱菌のReverse gyraseは、高温でDNA二重鎖がほどけてしまうのを防ぐために、ATPの加水分解エネルギーを使ってDNAの二重螺旋をきつく巻き上げている。DNAの捻れ力を引っ張り力とは独立して測定することに成功し、この酵素一分子の出すトルクをはじめて見積もることができた。その結果、一回の捻れ反応にATPを2つ以上使うことが示唆され、F1-ATPaseとは違った、割といい加減な酵素であることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 研究概要(採択時) ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Direct observation of DNA overwinding by reverse gyrase2015

    • 著者名/発表者名
      Ogawa T, Yogo K, Furuike S, Sutoh K, Kikuchi A, Kinosita K Jr.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 112 号: 24 ページ: 7495-7500

    • DOI

      10.1073/pnas.1422203112

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A simple mechanism how F1-ATPase motor rotates with near-perfect chemo-mechanical energy conversion.2015

    • 著者名/発表者名
      Saita E, Suzuki T, Kinosita K Jr, Yoshida M
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 112 号: 31 ページ: 9626-9631

    • DOI

      10.1073/pnas.1422885112

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Torsional stress in DNA limits collaboration among reverse gyrase molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Taisaku Ogawa, et al.
    • 雑誌名

      FEBS J.

      巻: 283 号: 8 ページ: 1372-1384

    • DOI

      10.1111/febs.13675

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] なぜ食べる、なぜ呼吸する2014

    • 著者名/発表者名
      木下一彦
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 62 ページ: 606-607

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] None of the rotor residues of Fl-ATPase are essential for torque generation2014

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Chiwata, Ayako Kohori, Tomonari Kawakami, Katsuyuki Shiroguchi, Shou Furuike, Kengo Adachi, Kazuo Sutoh, Masasuke Yoshida, and Kazuhiko Kinosita, Jr
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 106 号: 10 ページ: 2166-2174

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2014.04.013

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Conformational Control of Voltage Sensor Domains2016

    • 著者名/発表者名
      Morten Bertz, Kazuhiko Kinosita Jr.
    • 学会等名
      The 60th Annual Meeting of the Biophysical Society of the USA
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      2016-02-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] Direct Observation DNA Overwinding by Reverse Gyrase2016

    • 著者名/発表者名
      Taisaku Ogawa, et al.
    • 学会等名
      The 60th Annual Meeting of the Biophysical Society of the USA
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      2016-02-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Direct Observation of DNA Overwinding by Reverse Gyrase2016

    • 著者名/発表者名
      Taisaku Ogawa, et al.
    • 学会等名
      The 60th Annual Meeting of the Biophysical Society of the USA
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      2016-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 回転モーター好熱菌F1の燐酸解離のタイミング2016

    • 著者名/発表者名
      足立健吾、他
    • 学会等名
      2016年生体運動合同班会議
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌Bacillus PS3由来FoF2-ATP合成酵素のATP駆動によるH+ポンプ活性の定量2016

    • 著者名/発表者名
      飯田直也、他
    • 学会等名
      2016年生体運動合同班会議
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] 張力によるアクチン重合・脱重合の制御2016

    • 著者名/発表者名
      久保田寛顕、他
    • 学会等名
      2016年生体運動合同班会議
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌Bacillus PS3由来FoF1-ATP合成酵素のATP駆動によるH+ポンプ活性の定量2015

    • 著者名/発表者名
      飯田直也、他
    • 学会等名
      第41回日本生体エネルギー研究会
    • 発表場所
      東京大学医学部1号館講堂
    • 年月日
      2015-12-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] Let's doubt ourselves疑おう〓2015

    • 著者名/発表者名
      木下一彦
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Direct observation of DNA overwinding by reverse gyraseリバースジャイレースによるDNAの二重らせんをきつく巻きつける反応の解析〓2015

    • 著者名/発表者名
      小川泰策、他
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Coupling scheme of the rotary motor thermophilic F1好熱菌由来の回転モーターF1のカップリングスキーム〓2015

    • 著者名/発表者名
      足立健吾、他
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Conformational Control of Voltage Sensor Domains2015

    • 著者名/発表者名
      Bertz Morten, 木下一彦
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] 疑おう2015

    • 著者名/発表者名
      木下一彦
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] リバースジャイレースによるDNAの二重らせんをきつく巻きつける反応の解析2015

    • 著者名/発表者名
      小川泰策、他
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌由来の回転モーターF1のカップリングスキーム2015

    • 著者名/発表者名
      足立健吾、他
    • 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 角間キャンパス 自然科学本館
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 夢を見させてくださいなI beg you to let me dream a last dream〓2015

    • 著者名/発表者名
      木下一彦
    • 学会等名
      IGERグリーン自然科学レクチャー
    • 発表場所
      名古屋大学理学研究科 坂田・平田ホール
    • 年月日
      2015-07-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 夢を見させてくださいな2015

    • 著者名/発表者名
      木下一彦
    • 学会等名
      IGERグリーン自然科学レクチャー
    • 発表場所
      名古屋大学理学研究科 坂田・平田ホール
    • 年月日
      2015-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coupling scheme of the rotary motor thermopilic F12015

    • 著者名/発表者名
      Kengo Adachi, et al.
    • 学会等名
      59th Annual Meeting of the Biophysical Society of the USA
    • 発表場所
      Baltimore USA.
    • 年月日
      2015-02-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌F1のカップリングスキーム2015

    • 著者名/発表者名
      足立健吾、他
    • 学会等名
      2015年生体運動合同班会議
    • 発表場所
      東京・学習院大学
    • 年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] リバースジャイレースによるDNAの二重らせんをきつく巻きつける反応の解析2015

    • 著者名/発表者名
      小川泰策、他
    • 学会等名
      2015年生体運動合同班会議
    • 発表場所
      東京・学習院大学
    • 年月日
      2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nature's Smallest Rotary Engine : Why We Eat, and Why We Breathe2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Kinosita, Jr.
    • 学会等名
      The 8th biennial workshop on Single Molecule Biophysics (SMB)
    • 発表場所
      Aspen Center for Physics, Aspen, U.S.A
    • 年月日
      2015-01-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of DNA overwinding by reverse gyrase2015

    • 著者名/発表者名
      Taisaku Ogawa, et al.
    • 学会等名
      The 8th biennial workshop on Single Molecule Biophysics (SMB)
    • 発表場所
      Aspen Center for Physics, Aspen, U.S.A
    • 年月日
      2015-01-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌F1のカップリングスキーム2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Adachi, et al.
    • 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
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Conformational Transitions in Voltage Sensor Domains2014

    • 著者名/発表者名
      Morten Bertz, Kazuhiko Kinosita Jr.
    • 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
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Reverse gyrase likely biases thermal DNA strand passage toward overwinding2014

    • 著者名/発表者名
      Taisaku Ogawa, et al.
    • 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
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Coupling scheme of the rotary motor thermophilic F12014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Adachi, et al.
    • 学会等名
      Union of Pure and Applied Biophysics (IUPAB) Congress
    • 発表場所
      Brisbane Australia
    • 年月日
      2014-08-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Letting Molecular Machines Work by Soft Assisting Force2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Kinosita, Jr.
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences-Single Molecule Approaches to Biology
    • 発表場所
      Renaissance Tascany II Ciocco Resort, Lucca (Barga), Italy
    • 年月日
      2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Energy Landscapes in Thermophilic F1-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Kinosita Jr.
    • 学会等名
      Tokyo ATPase Workshop
    • 発表場所
      Takeda Hall, The University of Tokyo
    • 年月日
      2014-06-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.k2.phys.waseda.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.k2.phys.waseda.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-06-05   更新日: 2017-03-16  

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