FoFl-ATP合成酵素の回転動作機構の解明

2006 年度 実績報告書

• 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: 18074005
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 野地 博行 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00343111)
• 研究分担者: 井出 徹 大阪大学, 生命機能研究科, 助教授 (60231148) ; 田端 和仁 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50403001) ; 飯野 亮太 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (70403003)
• キーワード: 1分子計測 / ナノバイオロジー / ナノバイオテクノロジー / ATP合成酵素 / べん毛モーター / 回転分子モーター / マイクロ・ / 分子シミュレーション

研究概要

本年度は、下記の研究テーマで成果が上がっている。
〓回転角度と触媒反応の関係:ATP合成酵素を構成するF1-ATPaseの1分子操作を用いてATP加水分解反応を構成する素反応ののうち、ATP結合とATP加水分解反応の角度依存性を詳細に解析した。
〓新しい反応中間体の発見:低温でF1-ATPaseの回転1分子計測をすることでF1-ATPaseの新しい反応中間体を発見した。この解析の結果、ADP解離であることが示唆されるデータを得た。
〓フェムトリットルチャンバーを用いた1分子計測:F1-ATPaseをフェムトリットルチャンバー中で「ATP加水分解駆動の回転方向と同じ方向に」強制的に高速回転することで、どれだけの効率でATPを加水分解するのかを計測している。その結果、強制回転の速度に依存して反応効率が減少することがわかった。
〓ATP合成反応の計測:再構成リポソームを用いてF型ATP合成酵素のATP合成反応速度に対するΔpHと膜電位差の影響を調べた。その結果、エネルギー的だけでなく速度論的にも二つのポテンシャルは等価であることが示された。
〓その他:平面膜に再構成したATP合成酵素や輸送小胞形成蛋白質の1分子計測を実施した。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of RecA filaments and DNA by fluorescence microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishinaka, T., Doi Y., Hashimoto, M., Hara, R., Shibata, T., Harada, Y., Kinosita, K.Jr, Noji, H., Yashima, E.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry (In press)
• [雑誌論文] Single Molecule Energetics of F1-ATPase motor (2007)
  • 著者名/発表者名: Muneyuki, E., Watanabe-Nakayama, T., Suzuki, T., Yoshida, M., Nishizaka, T., Noji, H
  • 雑誌名: Biophysical Journal (In press)
• [雑誌論文] Lipid bilayer microchambers : An optical detection system for membrane transport. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Tabata, K.V., Noji, H., Takeuchi, S.
  • 雑誌名: Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems 1627841 ページ: 482-485
• [雑誌論文] Electrophysiological recordings of single ion channels in planar lipid bilayers using apolymethyl methacrylate microfluidic chip. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Tabata, KV., Noji, H., Takeuchi, S.
  • 雑誌名: Biosensors ＆ Bioelectronics 22(6) ページ: 1111-1115
• [雑誌論文] Highly Reproducible Method of Planar Lipid Bilayer Reconstitution inPolymethyl Methacrylate Microfluidic Chip (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Tabata, K.V., Noji, H., Takeuchi, S.
  • 雑誌名: Langmuir 22 ページ: 1937-1942
• [雑誌論文] F(1)-ATPase : a highly coupled reversible rotary motor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iino, R, Noji, H
  • 雑誌名: Biochemical Society Transactions 34 ページ: 993-996
• [図書] 「第3章 磁性ビーズを用いた回転分子モーターの研究」磁性ビーズのバイオ・環境技術への応用展開 (2006)
  • 著者名/発表者名: 野地 博行
  • 総ページ数: 310
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 蛋白質 核酸 酵素 Vol.51 No.12「1分子からシステム再構成へ生化学的再構成と1分子生物物理の融合をめざして」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 野地 博行
  • 総ページ数: 100
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 未来材料 6「超微小反応チャンバーで生体回転分子モーターの作動機構を探る」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, 野地博行
  • 総ページ数: 80
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 学術月報 Vol.59 No.5 「Let's enjoy Science!」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 野地 博行
  • 総ページ数: 93
  • 出版者: 日本学術振興会
• [図書] Proceedings of 10th International Conference on Miniturized Systems for Chemistry and Life Sciences (2006)
  • 著者名/発表者名: Iino, R., Rondelez, Y., Yoshida, M., Noji, H.
  • 総ページ数: 1591
  • 出版者: Micro-Total Analysis Systems