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アクトミオシンのエネルギー変換機構における水の役割を明らかにするために、本年度は、エネルギー変換過程における中間状態を検出する顕微鏡の構築を行ってきた。本研究で検出する中間状態は、力発生直前の状態であり、力発生やその効率、柔軟性に関与する非常に重要な状態であるにも関わらず、1分子計測による直接観察がこれまでできなかった。その理由は、この中間状態が、アクチンとミオシン間のミリ秒以下の非常に不安定な結合であることに起因する。本研究では、ミリ秒以下の結合を検出できる1分子操作顕微鏡の試作に成功し、世界で初めて力発生直前の状態を検出することに成功している。本年度は、この結果を解析することによってアクトミオシンのエネルギー変換に関する重要な知見を得ることができた。この結果は現在論文投稿中である。また、試作機を発展させることによって、中間状態の定量的な解析を可能にすることを目的として研究を進めてきた。試作機の発展形としていくつかの異なる設計が検討されたが、最新の知見を盛り込んだ現在考えうるベストな形での顕微鏡および光学系が決定し、現在構築段階に入っている。顕微鏡の構築と並行して、蛋白質の水和状態に摂動を加える系の検討も進めている。予備実験では、ショ糖を加えてバルク水の自由度をほぼなくした条件に変えて運動機能への影響を調べているが、ショ糖以外にも理論的に取り扱いやすい低分子を用いた実験も準備段階に来ている。
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