回転触媒機構によるATP合成反応の解析

• 研究領域: 膜超分子モーターの革新的ナノサイエンス
• 研究課題/領域番号: 21023009
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都産業大学 (2010); 東京工業大学 (2009)
• 研究代表者: 横山 謙 京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (70271377)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2010年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2009年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: ATP / ATP synthase / 回転分子モーター / V-ATPase

研究概要

多分系でのATP合成活性の測定により、1.ATP合成反応では、触媒部位間の共同性がなくても反応が進む可能性がある、2.酵素上に結合しているADPが合成反応時の基質となりうる、ことが示唆された。軸の位置によって触媒部位の状態が決まるためであろう。
次に、1分子レベルでATP合成反応を計測する系の確立を試みた。プロトン駆動を負荷しながら回転観察するために、リポソームよりもさらに小さい金コロイド粒子(40-10nm)の観察系の構築を試みた。VoV1に結合した40nm系の金粒子のATP駆動回転の観察系は確立された。Vo内部の固定子と回転子の相互作用に起因した止まりの観察に成功した。V1部分のATP分解・合成反応とVo部分でのプロトン移動に関する反応が共役して測定されたと考えている。現在さらに小さな10-20nm程度の回転プローブの観察系の構築を試みている。

研究成果

• [雑誌論文] Resolving stepping rotation in Thermus thermophilus H^+-ATPase/synthase with an essentially drag free probe. (2011)
  • 著者名/発表者名: Furuike, S., Nakano, M., Adachi, K., Noji, H., Kinosita Jr., K., Yokoyama, K
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 2 ページ: 233-239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of A3B3 complex of V-ATPase from Thermus thermophilus (2009)
  • 著者名/発表者名: Maher MJ, Akimoto S, Iwato M, Nagata K, Hori Y, Yoshida M, Yokoyama S, Iwata S, Yokoyama K.
  • 雑誌名: EMBO J Vol 28 ページ: 3771-3779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryo-EM structure of the native GroEL-GroES complex from thermus thermophilus encapsulating substrate inside the cavity (2009)
  • 著者名/発表者名: Kanno R, Koike-Takeshita A, Yokoyama K, Taguchi H, Mitsuoka K.
  • 雑誌名: Structure Vol 18 ページ: 287-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of inhibition of Tributyltin chloride of the V type Molecular Motor (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeda M, Ikeda C, Shimabukuro K, Yoshida M, Yokoyama K.
  • 雑誌名: Biophysical J Vol 96 ページ: 1210-1217
  • 査読あり
• [学会発表] 老化とATP濃度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山謙
  • 学会等名: 第2回膜輸送体研究会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2010-12-22
• [学会発表] 無負荷回転プローブによる好熱菌VoV_1/V_1のステップ解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 古池晶, 木下一彦, 横山謙
  • 学会等名: 36回日本生体エネルギー研究会
  • 発表場所: 大阪大学(銀杏会館)
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] Resolving stepping rotation of V-ATPase with an essentially drag-free probe. (2010)
  • 著者名/発表者名: Furuike S., Nakano M., Adachi K., Noji H., Kinoshita K.Jr., Yokoyama K.
  • 学会等名: 16th European Bioenegetics conference
  • 発表場所: ポーランド(ワルシャワ)
  • 年月日: 2010-07-18
• [学会発表] 回転触媒機構による ATP合成反応の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横山謙
  • 学会等名: 革新的ナノバイオ第4回班会議
  • 発表場所: 万国津梁館(沖縄)