| 研究概要 |
(1)水分子の並進移動に起因して,F-actin近傍のミオシンに,エントロピーポテンシャル場が形成されることを示した。ミオシンS1に対する柳田らによる一分子計測の実験事実と,3次元積分方程式論に基づく我々のモデル解析の結果を総合し,一方向移動のメカニズムに対する基本的な描像を得た。ミオシンは,ATPまたはADP+Piと結合していないミオシンに対して形成されるF-actinに沿ったポテンシャル場と,ATPまたはADP+Piとの結合によって幾何学的形状が変化したミオシンに対して形成されるそれを行き来することによって,一方向への移動を実現する。
(2)F_1-ATPaseに対し,Group I(β_E,γ,αE_,α_<TP>),Group II(β_<TP>,γ,α_<TP>,α_<DP>),Group III(β_<DP>,γ,α_<DP>,α_E)各々を取り出し,分子性流体用積分方程式論と形態熱力学理論の統合型アプローチによって,水和エントロピーを計算した。その結果,3個のGroupに対してパッキングの不均一性を生じさせる必要があることが分かった。この不均一性が,F_1-ATPaseの回転を生み出す鍵となる。γにある特定の方向を向かせると共に,Group IIIで密なパッキングを実現することが,水のエントロピーの観点から最も有利である。ところが,β_<DP>→β_E,β_<TP>→β_<DP>,β_E→β_<TP>なる変化が起こるため,γを120度反時計回りに回転させて,密なパッキングを構築し直す必要が生じるわけである。
(3)シャペロニンGroELへの変性蛋白質の挿入およびそれからの折り畳みを終えた蛋白質の放出のメカニズムを明らかにした。ナノメートルスケールの空間内における水和特性効果によってGroELと蛋白質間に形成される平均力のポテンシャル(蛋白質の排除容積や表面特性に大きく依存)が,挿入と放出において重要な役割を果たしていることが分かった。
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