F1-ATPaseモーターの機能における揺らぎと水和

2010 年度 自己評価報告書

• 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: 20118010
• 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: 中央大学
• 研究代表者: 宗行 英朗 中央大学, 理工学部, 教授 (80219865)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: ATP / 水和 / 分子モーター / F1-ATPase / 非平衡

研究概要

ATPはその加水分解に際して得られる自由エネルギーを通して生体内のエネルギー通貨とも言える役割を果たしている.ATPの加水分解の自由エネルギー変化は水中でおこるため反応前後の水との相互作用の変化の影響を強く受けており,蛋白質がATPを分解して機能する場合も蛋白質と水の相互作用が重要な影響を及ぼす.本研究ではF1-ATPによるATPの加水分解自由エネルギーと回転運動の化学力学変換のメカニズムの理解を出力を定量的に評価するための外部トルク印可システムを用いて,エネルギーの入出力関係を正確に見積るとともに種々のヌクレオチド結合の熱力学的パラメーターを求めて,さらに非水溶媒などを利用してとともに、水中でATPを加水分解して働く分子機械特有のダイナミクスに対する水和の効果を明らかにする.

研究成果

• [雑誌論文] Chemo-mechanical coupling in F1-ATPase revealed by catalytic site occupancy during catalysis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimo-Kon R., Muneyuki E., Sakai H., Adachi K., Yoshida M., Kinosita K.Jr.
  • 雑誌名: Biophys J. Vol.98 ページ: 1227-1236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Energetics of a Single F1-ATPase Molecule Phys. (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Okamoto, T., Watanabe-Nakayama, T., Taketani, H., Kudo, S., Muneyuki, E.
  • 雑誌名: Rev.Lett. Vol.104 ページ: 198103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E., Sano, M
  • 雑誌名: Nature Physics Vol.6 ページ: 988-992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Allosteric model of an ion pump. (2010)
  • 著者名/発表者名: Muneyuki Eiro, Sekimoto Ken.
  • 雑誌名: Physical Review E Vol.81 ページ: 011137-1-011137-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of nucleotide binding to the catalytic sites of thermophilic F1-ATPase by the e subunit : Implication for the role of the e subunit in ATP synthesis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuno, T., Muneyuki, E., Yoshida, M., Kato-Yamada, Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. Vol.390 ページ: 230-234
  • 査読あり
• [学会発表] Information-heat engine as a model system of molecular motors (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E., Sano, M.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] ヌクレオチドとF1-ATPaseとの結合の熱力学パラメータの測定Thermodynamic parameters of nucleotide binding to the catalytic sites of F1-ATPase revealed by fluorescence measurement. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, Y., Naka, Y., Osakabe, H., Toyabe, S., Ueno, H., Muneyuki, E.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] F1-ATPase のストールトルクStall torque of F1-ATPase (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Watanabe-Nakayama, T., Okamoto, T., Kudo, S., Muneyuki, E.
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島(徳島)
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] F1-ATPase のβ-サブユニット(Y341W)単体へのヌクレオチド結合の温度依存性Temperature dependence of nucleotide binding to β-subunit of F1-ATPase revealed by fluorescence measurement. (2009)
  • 著者名/発表者名: Naka, Y., Muneyuki, E., Osakabe, H., Masaike, T.
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島(徳島)
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] F1-ATPase一分子の揺動散逸定理の破れの測定Measurement of Violation of Fluctuation Dissipation Theorem of Single Molecule F1-ATPase (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Watanabe-Nakayama, T., Okamoto, T., Taketani, H., Kudo, S., Sugiyama, S., Muneyuki, E.
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
  • 年月日: 20081203-20081205