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ATP駆動型分子モーターの圧力変調と運動解析

公募研究

研究領域水を主役としたATPエネルギー変換
研究課題/領域番号 21118511
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関京都大学

研究代表者

西山 雅祥  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10346075)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードATP / 水和 / 高圧力 / 高圧力顕微鏡 / ナノメートル計測 / 分子モーター / 高圧顕微鏡
研究概要

細胞内にあるタンパク質などの生体分子は、周囲を水分子に取り囲まれ水素結合を形成し、エネルギー的な最適化がほどこされている。本研究課題では、高圧力技術を用いてタンパク質の水和状態を変えることで、ATP駆動型分子モーターの運動教変調を行うことが目的である。H22年度では下記の研究を行った。
A)市販の光学顕微鏡にそのまま登載できる高圧力顕微鏡の開発。従来までの高圧力顕微鏡では、手押しポンプで発生した水圧を、高圧容器に封入したバッファー圧に変換するための外部セパレーターが必要であり、10ml近いバッファーを準備する必要があった。また、高圧チャンバーを固定するための専用の顕微鏡ステージが必要としていた。本研究課題では、高圧チャンバー内でポンプの水圧をバッファーの圧力に変換するセパレーター機能を内在した顕微観察用のミニチュアチャンバーを作成した。この内部セパレーター機能を採用することで、高圧装置の全体のサイズを大幅に下げることに成功し、市販の光学顕微鏡本体に付随するスライドグラスの固定器具を利用して、簡便に顕微観察ができる仕様にした。この装置を用いて、実際に高圧力下での大腸菌の遊泳運動観察を行い、従来までのシステムと同等の性能を有することを確認した。
B)市販の吸光光度計、蛍光分光器に搭載できる高圧チャンバーの開発。市販の分光器に搭載し、温度と圧力を変えながら、吸収もしくは、蛍光スペクトルを取得できる簡便な装置を開発した。これにより、高圧力下において、蛍光性タンパク質や大腸菌内に取り込ませたNa指示薬の分光測定を実施した。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] Microscopic Analysis of Bacterial Motility at High Pressure2012

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., Sowa Y.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 102 ページ: 1872-1880

    • NAID

      120004057183

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 染色体を牽引する「分子エンジン」2012

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 雑誌名

      化学

      巻: 67 ページ: 66-67

    • NAID

      120005399094

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Microtubule Depolymerization at high pressure2010

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

      ANNALS OF THE NEW YORK ACADEMY OF SCIENCES 1189

      ページ: 86-90

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 生物分子モーターの1分子計測と熱ラチェット型運動機構2012

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      力学的決定性と統計性の中間領域を探るIV
    • 発表場所
      関西セミナーハウス(京都)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高圧力下での生体分子機械の運動機能変調イメージング2012

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      日本機械学会第24回バイオエンジニアリング部門講演会
    • 発表場所
      大阪大学(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Pressure-induced reverse rotation in bacterial flagellar motors2011

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      6th International Meeting on Biomolecules under Pressure
    • 発表場所
      Otsu City former Public Hall(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高圧力顕微鏡の開発と生物分子モーターの運動変調イメージング2011

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      第7回光科学若手研究会
    • 発表場所
      大阪大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] High-pressure microscopy reveals the mechanism how applied pressures affect on the bacterial motility2011

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Visualization and manipulation of intermolecular interaction by high-pressure microscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」前期(2008-2010)研究成果報告会
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス
    • 年月日
      2011-08-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Control of Bio-nanomotors by High-pressure Techniques2010

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M.
    • 学会等名
      NanoMedicine 2010
    • 発表場所
      Beijing, China(招待講演)
    • 年月日
      2010-10-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高速カメラを用いたリアルタイムナノ計測2010

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      第48回生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学、専大(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] バクテリア・べん毛モーターのトルク発生コントロール2010

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥, 他2名
    • 学会等名
      特殊環境微生物セミナー
    • 発表場所
      京都大学、京都(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱始原菌の遊泳運動観察2010

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥, 他4名
    • 学会等名
      第23回アーキア研究会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] High-pressure microscope for single molecule imaging and manipulation.2010

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama M., et al.
    • 学会等名
      International Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      仙台秋保
    • 年月日
      2010-03-08
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高圧力顕微鏡を用いたべん毛モーターの回転測定2010

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥, 他
    • 学会等名
      2010年生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2010-03-08
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 【招待講演】バクテリア・べん毛モーターの高速回転運動計測と熱力学的解析2009

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      第5回 広島大・海洋研究開発機・近大合同セミナー
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2009-10-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 【招待講演】高圧力顕微鏡の開発とバクテリアベん毛モーターの回転計測2009

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      圧力バイオサイエンスセミナー
    • 発表場所
      JAMSTEC
    • 年月日
      2009-06-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 【招待講演】べん毛モーターの熱力学的コントロール2009

    • 著者名/発表者名
      西山雅祥
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      アスティ徳島
    • 年月日
      2009-06-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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