1993 年度実績報告書

光ピンセットによる分子モーターの動作機構解析

研究課題

研究課題/領域番号	04452331
研究機関	慶応義塾大学
研究代表者	木下一彦慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30124366)
研究分担者	鈴木直哉名古屋大学, 理学部, 助手 (50222063) 宮田英威慶應義塾大学, 理工学部, 専任講師 (90229865)
キーワード	ミオシン / アクチン / 光ピンセット / 分子モーター / 生体エネルギー変換 / 分子操作 / ナノメートル計測 / 蛍光顕微鏡
研究概要	アクチン・ミオシン分子モーターの単位ステップ、すなわち1個のミオシン分子がATP1分子を分解しながらアクチンと相互作用するときに生じる動き、が見えてきた。基本的な実験系は昨年度報告したとおりで、アクチン線維の後端にプラスチックビーズを付けておき、ヘビーメロミオシン(HMM)をコートしたガラス面上を滑走させる。このビーズを光ピンセットで捕捉すると、アクチン・ミオシン間の滑り力と光ピンセットの引力との間で綱引きが始まり、ビーズがナノメートルの振幅で前進後退を繰り返す。今年度は、単位ステップを見るため、HMM密度を極端に減らし、アクチン線維と相互作用するHMMの数がアクチン1mumあたり1個以下になるようにした。さらにATP濃度も1muM以下とすることにより、長さ数mumのアクチン線維1本あたり毎秒せいぜい1個程度のATPが分解されるようにした。これらの条件の下で、ビーズは期待通り毎秒1回程度のステップ状の変位を示した。ステップには前進と後退の2種類があり、いずれもATP1分子がミオシンに結合して引き起こした一連の過程の結果と考えられる。報告されているキネシン・微小管の系の場合と異なり、ステップ幅は広い分布を示し、前進ステップの分布のピークは8nm付近であった。光ピンセットの力が弱い場合、一見30nmを越えるステップが見られることもあった。ステップ幅の分布は、アクチン線維の構造に由来するものかもしれない。上記の結果を得るにあたり、ビーズの位置を分解能1nm程度で実時間計測できるシステムを開発した。アクチンの蛍光像も同時に記録できるシステムで、分子モーターをはじめ生体運動の解析に有用となると期待される。

研究成果

(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] Hiroyuki HAKOZAKI,et al.,: "〓Sliding Fcrce between a Small Number of HMM Molecules and a Single Actin Filament under Optical Tweezers〓" J.Muscle Res.Cell Motility,. 14. 358-358 (1993)
[文献書誌] Takayuki NISHIZAKA,et al.,: "Measurement of sliding Force Generated on an Actin Filamend under Various Concentrations of HMM in an In Vitro Motile System〓" J.Muscle Res.Cell Motility,. 14. 357-358 (1993)
[文献書誌] Hiroyasu ITOH,et al.,: "〓Electroporation Visualized under a Multi-Shot Pulsed-Laser Fluorescence Microscope System" Proc.SPIE(The Interantional Society for Optical Engineering). 2002. 118-125 (1993)
[文献書誌] Hiroyuki HYUGA,et al.,: "〓Steady-State Deformation of a Vesicle in Alternating Electric Fields〓" Bioelectrochem.Beoenerg.,. 32. 15-25 (1993)
[文献書誌] Masahiro HIBINO,et al.,: "〓Time Courses of Cell Electroporation As Revealed by Submicrosecond Imaging of Transmembrane Potential〓" Biophys.J.64. 1789-1800 (1993)
[文献書誌] Hidetake MIYATA,et al.,: "〓Transformation of Actin-Encapsulating Liposomes Induced by CytochalasinD〓" Biophys.J.,submitted.
[文献書誌] Kazuhiko KINOSITA,et al.,: "〓Orientation of Actin Monomers in Moving Actin Filaments〓" Plenum(New York), 9 (1993)

1993 年度 実績報告書

光ピンセットによる分子モーターの動作機構解析

研究代表者

木下 一彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30124366)

研究成果

[文献書誌] Hiroyuki HAKOZAKI,et al.,: "〓Sliding Fcrce between a Small Number of HMM Molecules and a Single Actin Filament under Optical Tweezers〓" J.Muscle Res.Cell Motility,. 14. 358-358 (1993)

[文献書誌] Takayuki NISHIZAKA,et al.,: "Measurement of sliding Force Generated on an Actin Filamend under Various Concentrations of HMM in an In Vitro Motile System〓" J.Muscle Res.Cell Motility,. 14. 357-358 (1993)

[文献書誌] Hiroyasu ITOH,et al.,: "〓Electroporation Visualized under a Multi-Shot Pulsed-Laser Fluorescence Microscope System" Proc.SPIE(The Interantional Society for Optical Engineering). 2002. 118-125 (1993)

[文献書誌] Hiroyuki HYUGA,et al.,: "〓Steady-State Deformation of a Vesicle in Alternating Electric Fields〓" Bioelectrochem.Beoenerg.,. 32. 15-25 (1993)

[文献書誌] Masahiro HIBINO,et al.,: "〓Time Courses of Cell Electroporation As Revealed by Submicrosecond Imaging of Transmembrane Potential〓" Biophys.J.64. 1789-1800 (1993)

[文献書誌] Hidetake MIYATA,et al.,: "〓Transformation of Actin-Encapsulating Liposomes Induced by CytochalasinD〓" Biophys.J.,submitted.

[文献書誌] Kazuhiko KINOSITA,et al.,: "〓Orientation of Actin Monomers in Moving Actin Filaments〓" Plenum(New York), 9 (1993)

1993 年度実績報告書

木下一彦慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30124366)