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2012 年度 実績報告書

ATP加水分解およびATP駆動タンパク質のエネルギー・水和状態相関解析

計画研究

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 20118008
研究機関東北大学

研究代表者

鈴木 誠  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60282109)

研究分担者 森本 展行  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00313263)
研究期間 (年度) 2008-04-01 – 2013-03-31
キーワードATPエネルギー / タンパク質の水和 / ATP加水分解反応 / 誘電緩和分光 / 水和 / 溶媒和 / リン酸の水和 / ハイパーモバイル水
研究実績の概要

研究の目的:ATPの加水分解エネルギーの物理的実態を解明するため、ATP分解にともなう水の動的状態の変化を調べる。本研究では、ハイパーモバイル水(HMW)を軸にした水和の分子論を展開する。具体的には、誘電緩和法によるATPおよびその加水分解産物ADPなどの水和特性を測定し、HMWを含め水和各成分の量的比率を求める。アクチン及びミオシンの水和状態の特性を誘電緩和法による回転緩和情報から明らかにし、アクチン及びミオシンによるATP加水分解過程の水和特性変化を評価する。また。ATP加水分解過程の反応熱を実験的に再検討すること。
研究実施内容:(1)誘電緩和分光によるアクチン及びミオシンの水和状態解析
アクチンがATP存在下で重合することによる水和状態(拘束水量とハイパーモバイル水量というこれまでにない2元の水和情報)の変化を分解能を高めた誘電緩和分光法で明らかにした。その結果、アクチンには拘束水のほかにHMWが存在すること、重合によってHMWが顕著に増大することがわかった。また、F-アクチンの水和状態は水溶液温度を上げることで、拘束水とHMWの構成比が変化し、昇温とともにHMWが増加し拘束水は減少した。これは、拘束水の形成が発熱過程でHMWの形成が吸熱過程であることを示唆する。ミオシンS1との結合でHMWが増える過去の実験と、ミオシンとF-アクチンの結合が吸熱過程であることと矛盾しない結果となった。このことは、HMWの形成消滅における熱の出入りがエネルギー論的に重要であることを示している。(2)滴定熱量測定による重合状態にあるアクチンを希釈することにより脱重合する際のエンタルピー変化の検出を試みた。またDSCによりG-アクチン水溶液の温度上昇に伴う重合過程の測定の結果、重合に伴う吸熱は明瞭ではなく、溶媒の誘電率の低下や緩衝剤の効果を含めさらに詳細を調べている。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Hydration state change of horse heart cytochrome c corresponding to trifluoroacetic-acid-induced unfolding2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Miyashita, Tetsuichi Wazawa, George Mogami, Satoshi Takahashi, Yoshihiro Sambongi, and Makoto Suzuki
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 104 ページ: 163-172

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2012.11.3825

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembled pH-sensitive cholesteryl pullulan nanogel as a protein delivery vehicle.2013

    • 著者名/発表者名
      N. Morimoto, S. Hirano, H. Takahashi, S. Loethen, D. H. Thompson, K. Akiyoshi.
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 14 ページ: 56-63

    • DOI

      10.1021/bm301286h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of Fast Dielectric Relaxation of Water2012

    • 著者名/発表者名
      Yoji Kubota, Akira Yoshimori, Nobuyuki Matubayasi, Makoto Suzuki, and Ryo Akiyama
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 137 ページ: 224502(1-4)

    • DOI

      10.1063/1.4769972

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Water in Actin–Myosin Binding and Actin Polymerization: Rotational and Translational Mobility of Water Molecules2012

    • 著者名/発表者名
      Makoto Suzuki, Tetsuichi Wazawa, George Mogami, and Takao Kodama
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: SA003(1-14)

    • 査読あり
  • [学会発表] Hydration and ATP energetics on Actomyosin2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 学会等名
      Alpbach Workshop on Milecular Motors 2013
    • 発表場所
      Alpbach, Austria
    • 年月日
      2013-03-16 – 2013-03-22
  • [学会発表] Effects of nucleotide and cosolvents on the hydration state of myosin subfragment-12013

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 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」国際シンポジウム
    • 発表場所
      仙台秋保 岩沼屋
    • 年月日
      2013-03-06 – 2013-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Hypermobile water observed in sulfonates, phosphates solutions and its volume change in protein interactions2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 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」国際シンポジウム
    • 発表場所
      仙台秋保 岩沼屋
    • 年月日
      2013-03-06 – 2013-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Anion-dependence of hypermobile water in Na-, K-halide solutions at low concentrations measured by high-resolution microwave dielectric spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 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」国際シンポジウム
    • 発表場所
      仙台秋保 岩沼屋
    • 年月日
      2013-03-06 – 2013-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of halide ions on the hydration properties of F-actin2013

    • 著者名/発表者名
      N. Ishida, T. Wazawa, G. Mogami, N. Morimoto, M. Suzuki
    • 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」国際シンポジウム
    • 発表場所
      仙台秋保 岩沼屋
    • 年月日
      2013-03-06 – 2013-03-08
  • [学会発表] イオンや極性分子周りに観測されるハイパーモバイル水の温度特性2013

    • 著者名/発表者名
      最上譲二、Altansukh Batnasan、王 楊天、鈴木誠
    • 学会等名
      2013年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      広島大学 東広島市
    • 年月日
      2013-01-12 – 2013-01-14
  • [学会発表] ミオシンS1の水和特性に及ぼすカリウムハライドの効果とMgATPase活性2013

    • 著者名/発表者名
      和沢鉄一、中川卓哉、今井健、最上譲二、鈴木誠
    • 学会等名
      2013年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      広島大学 東広島市
    • 年月日
      2013-01-12 – 2013-01-14
  • [学会発表] ATPエネルギーの理解: Before and After 2008 [Ⅰ]2013

    • 著者名/発表者名
      児玉孝雄 鈴木誠
    • 学会等名
      2013年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      広島大学 東広島
    • 年月日
      2013-01-12 – 2013-01-14
  • [学会発表] ATPエネルギーの理解: Before and After 2008 [II]2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠 児玉孝雄
    • 学会等名
      2013年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      広島大学 東広島
    • 年月日
      2013-01-12 – 2013-01-14
  • [学会発表] ATPエネルギーの理解: Before and After 2008 [Ⅱ]2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 学会等名
      筋生理の集い
    • 発表場所
      慈恵医大 東京
    • 年月日
      2012-12-22
  • [学会発表] Temperature dependence of hydration properties of hydration properties of F-actin by dielectric relaxation spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Okazaki, Asato Imao, Noriyoshi Ishida, George Mogami, Tetsuichi Wazawa, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      2012年 生物物理学会・東北支部会
    • 発表場所
      東北大学 仙台
    • 年月日
      2012-12-21
  • [学会発表] マイクロ波誘電緩和分光法による有機・無機イオンおよびタンパク質の水和特性2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 学会等名
      日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウム「テラヘルツ分光法の最先端Ⅵ~ここまできたテラヘルツ時間領域分光~」
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2012-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Temperature dependence of hydration properties of hydration properties of F-actin by dielectric relaxation spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Okazaki, Asato Imao, Noriyoshi Ishida, George Mogami, Tetsuichi Wazawa, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Dielectric analysis of hydration change of actin by polymerization2012

    • 著者名/発表者名
      Asato Imao, Yuichiro Okazaki, Noriyoshi Ishida, Tetuichi Wazawa, Geiorge Mogami, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Effects of halide ions on the hydration properties of F-actin2012

    • 著者名/発表者名
      Noriyoshi Ishida, Asato Imao, Yuichiro Okazaki, Tetuichi Wazawa, George Mogami, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Hydration properties of alkyl carboxylate series by dielectric relaxation spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Yangtian Wang, George Mogami, Tetsuichi Wazawa, Noriyoshi Morimoto, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Cosolvent effects on the hydration state and the enzymatic activity of skeletal myosin2012

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nakagawa, Shinichiro Yasui, Tetuichi Wazawa, George Mogami, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Hydration study of oligophosphates by dielectric relaxation spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Ishimori, George Mogami, Noriyoshi Morimoto, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Measurement of the local viscosity of the hydration shell around protein by time-resolved fluorescence anisotropy spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Tetsuichi Wazawa, George Mogami, Nobuyuki Morimoto, Noriyoshi Ishida, Makoto Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Formation of hypermobile water around actin and its thermodynamic considerations2012

    • 著者名/発表者名
      Makoto Suzuki, George Mogami, Tetsuichi Wazawa, Asato Imao, Noriyoshi Ishida
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] ATP、アルカリハライド、アクチン水溶液で観測されたハイパーモバイル水2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠、 最上譲二、和沢鉄一、森本展行
    • 学会等名
      新学術領域研究合同公開シンポジウム「ゆらぎと水-生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス 大阪
    • 年月日
      2012-09-14 – 2012-09-15
    • 招待講演
  • [学会発表] ATPやタンパク質分子周りの水の変化と生命機能2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 学会等名
      新学術領域研究合同公開シンポジウム「ゆらぎと水-生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス 大阪
    • 年月日
      2012-09-14 – 2012-09-15
    • 招待講演
  • [学会発表] ハイパーモバイル水2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木 誠
    • 学会等名
      新学術領域研究合同公開シンポジウム「ゆらぎと水-生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス 大阪
    • 年月日
      2012-09-14 – 2012-09-15
    • 招待講演
  • [備考] 水を主役としたATPエネルギー変換

    • URL

      www.material.tohoku.ac.jp/atpwater/

URL: 

公開日: 2018-02-02  

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