F1-ATPaseモーターの機能における揺らぎと水和

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: 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

F1-ATPaseは, ATP一分子の加水分解・合成と内部のγサブユニットの回転を共役させる分子モーターである.我々はF1-ATPaseのトルクと釣り合う外部トルクの大きさを求め,その結果からATPの加水分解による自由エネルギー変化をほぼ100%の効率で回転のエネルギーに変換していることを示した.更に釣り合いから離れた条件での非平衡揺らぎの測定から,回転自由度へのエネルギーの散逸が非常に高効率で起こること,その性質が回転を駆動するポテンシャルの形と切り替えのタイミングで説明されることを見いだした.

研究成果

• [雑誌論文] Recovery of state-specific potential of molecular motor from single-molecule trajectory (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Toyabe, Hiroshi Ueno, and Eiro Muneyuki
  • 雑誌名: EPL 巻: 97 ページ: 40004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic efficiency and mechano-chemical coupling of F_1-ATPase (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Toyabe, Takahiro Watanabe-Nakayama, Tetsuaki Okamoto, Seishi Kudo, and Eiro Muneyuki
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 108(44) ページ: 17951-17956
  • 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: Shoichi Toyabe, Takahiro Sagawa, Masahito Ueda, Eiro Muneyuki, Masaki Sano
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6 ページ: 988-992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Energetics of a Single F_1-ATPase Molecule (2010)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Toyabe, Tetsuaki Okamoto, Takahiro Watanabe-Nakayama, Hiroshi Taketani, Seishi Kudo, and Eiro Muneyuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 104 ページ: 198103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemo-mechanical coupling in F_1-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 巻: 8(7) ページ: 1227-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Allosteric model of an ion pump (2010)
  • 著者名/発表者名: Muneyuki E, Sekimoto K
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 81(1 Pt 1) ページ: 011137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of nucleotide binding to the catalytic sites of thermophilic F_1-ATPase by the ε subunit: Implication for the role of the ε subunit in ATP synthesis (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuno, T., Muneyuki, E., Yoshida, M., and Kato-Yamada, Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 390(2) ページ: 230-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Dependence of the Rotation and Hydrolysis Activities of F_1-ATPase (2008)
  • 著者名/発表者名: Furuike, S., Adachi, K., Sakaki, N., Shimo-Kon, R., Itoh, H., Muneyuki, E., Yoshida, M., Kinosita, K
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 95 ページ: 761-770
  • 査読あり
• [学会発表] 分子モーター F1-ATPase によるエネルギー変換特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宗行英朗
  • 学会等名: 第26回分子シミュレーション討論会(招待講演)
  • 発表場所: 九州大学 西新プラザ
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] F1-ATPase モーターの一分子エネルギー論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宗行英朗
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会(シンポジウム)
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-23