ATP 駆動蛋白質の機能発現における水の役割:統計力学理論解析

2012 年度 研究成果報告書

• 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: 20118004
• 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: 木下 正弘 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (90195339)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: ATP / 蛋白質 / 水和 / エントロピー / 自己組織化 / 積分方程式論

研究概要

シャペロニンの蛋白質折り畳みの援助,ABC トランスポーターの多剤排出,F_1-ATPase 中のγ-サブユニットの一方向回転,F-actin 上におけるミオシンの一方向移動を例題とした統計力学理論解析を行い,「ATP とレセプターの結合,レセプター中におけるATPの加水分解,ADP とPi のレセプターからの解離」なるサイクルを繰り返しながら作動するATP駆動蛋白質の機能発現機構に対し,水を主役とした新しい横断的物理描像を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Entropic Release of a Big Sphere from a Cylindrical Vessel (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Mishima, H. Oshima, S. Yasuda, K. Amano, and M. Kinoshita
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 561-562 ページ: 159-165
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2013.01.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] タンパク質水和理論の新機軸III.理論的考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘,永山國昭
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 52 ページ: 300-303
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/52/6/52_300/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] タンパク質水和理論の新機軸II.新理論の応用展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘,永山國昭
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 52 ページ: 250-253
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/52/5/52_250/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] タンパク質水和理論の新機軸I.朝倉-大沢理論を越えて (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘,永山國昭
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 52 ページ: 203-205
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/52/4/52_203/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical Origin of Hydrophobicity Studied in terms of Cold Denaturation of Proteins: Comparison between Water and Simple Fluids (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshidome and M. Kinoshita
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 14 ページ: 14554-14566
  • DOI: DOI:10.1039/c2cp41738c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Characteristics of Yeast F1-ATPase before and after 16-Degree Rotation of the . Subunit: Theoretical Analysis Focused on the Water-Entropy Effect (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshidome, Y. Ito, N. Matubayasi, M. Ikeguchi, and M. Kinoshita
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 137 ページ: 035102(1-8)
  • DOI: DOI:10.1063/1.4734298
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential of Mean Force between a Large Solute and a Biomolecular Complex: A Model Analysis on Protein Flux through Chaperonin System (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Amano, H. Oshima, and M. Kinoshita
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 135 ページ: 185101(1-14)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3657856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational Mechanism of F1-ATPase: Crucial Importance of Water-Entropy Effect (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshidome, Y. Ito, M. Ikeguchi, and M. Kinoshita
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 4030-4039
  • DOI: DOI:10.1021/ja109594y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entropic Potential Field Formed for a Linear-Motor Protein near a Filament: Statistical-Mechanical Analyses Using Simple Models (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Amano, T. Yoshidome, M. Iwaki, M. Suzuki, and M. Kinoshita
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 133 ページ: 045103(1-11)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3462279
  • 査読あり
• [学会発表] Roles of Water and ATP in Functioning of ATP-Driven Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kinoshita
  • 学会等名: The 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics (ISTCP-VII)
  • 発表場所: Waseda University, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20110902-08
• [学会発表] 「疎水性」の本当の物理起源:その温度依存性を通しての考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘
  • 学会等名: 第56回低温生物工学会大会セミナー
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター
  • 年月日: 20110707-08
• [学会発表] 生命現象発現における水分子並進移動の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘
  • 学会等名: 新世代研究所第6回合同研究会
  • 発表場所: 明治大学紫紺館
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] 分子認識などの生命現象における水の並進エントロピーの重要性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘
  • 学会等名: 日本学術振興会回折構造生物第169委員会第36回研究会
  • 発表場所: ゆうぽうと,東京都品川区
  • 年月日: 2011-10-04
• [学会発表] Importance of Translational Entropy of Water in Biological Self-Assembly (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kinoshita
  • 学会等名: International Symposium on Multi-Scale Dynamics of Protein Complex Formation and Function
  • 発表場所: Sanjo Conference Hall, The University of Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090714-16
• [学会発表] アクトミオシンのような大規模系に対応可能な計算法はあるか? (2008)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会シンポジウム「水を主役とした化学力学エネルギー変換論-ATPから運動へ-」
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-05
• [図書] 「表面の水和の統計力学理論」,日本化学会・コロイドおよび界面化学部会35周年記念出版,「現代界面コロイド科学の事典-シャンプーから宇宙まで-」,10章 6節 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木下正弘
  • 総ページ数: 244-245
  • 出版者: 丸善
• [備考] 木下研究室-京都大学エネルギー理工学研究所
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/centerbunya/kinoshita