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1993 年度 研究成果報告書概要

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
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 分子遺伝学・分子生理学
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)
研究期間 (年度) 1992 – 1993
キーワードミオシン / アクチン / プラスチックビーズ / 蛋白質構造変化 / 蛍光偏光イメージング / 硬直結合 / 破断力 / 分子の個性
研究概要

本研究の目的は、アクチン・ミオシンからなる分子モーターがどのような仕組みで動く(かつ力を出す)のかを探ることである。このため、ガラス面上に載せたミオシン分子の上をアクチン線維が走る、いわゆるin vitro motility assay系を用いて、以下の研究を行った。
1.アクチン線維の後端にプラスチックビーズを結合させ、このビーズを光ピンセットで捉えることにより、ミオシン1分子がATP1分子を分解するときアクチンをどれだけ動かすか、すなわち分子モーターのユニットステップ、を捉えることに成功した。ステップ幅は広い分布を示し、分布のピークは約8nmであった。もしこのステップがミオシン分子の構造変化によって引き起こされるものなら、ビーズという巨大なプローブをアクチンの紐を介してミオシンに結合させることにより、ミオシン1分子に起きる構造変化を実時間で捉えたことになる。
2.アクチンに蛍光色素を結合させ、その蛍光の偏光方向を測ることにより、アクチン線維内のアクチンモノマーの配向を知ることができることを示した。最終的には、蛍光色素1分子の偏光方向の実時間測定に成功し、ミオシン上を滑走するアクチン線維が線維軸回りに回転することを示した。
3.ATPが無いとミオシンとアクチンはしっかりと結合する(硬直結合)。アクチンにつけたビーズを光ピンセットで引っ張ることにより、1分子のミオシンとアクチンとの間の硬直結合を切るのに必要な力を見積もることができた。10pN程度の力を加えると平均約1秒で結合が切れ、力が大きいほど結合が切れるまでの時間も短い。破断力はアクチンを引っ張る方向によらず、ミオシン分子は非常に柔軟であることが示唆された。1つのミオシン分子の破断力を繰り返し測定したところ、ミオシン分子は見かけ上個性的に振る舞い、あるものは常に大きな破断力を要し、他のものは小さな力で結合が切れた。

  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] H.Hakozaki,et al.: "Sliding force between a small number of HMM molecules and a single actin filament under optical tweezers." J.Muscle Res.Cell Motility. 14. 358 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Nishizaka,et al.: "Measurement of sliding force generated on an actin filament under various concentrations of HMM in an in vitro motile system." J.Muscle Res.Cell Motility. 14. 367-368 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Itoh,et al.: "Electroporation visualized under a multi-shot pulsed-laser fluorescence microscope system." Proc.SPIE. 2002. 118-125 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hyuga,et al.: "Steady-state deformation of a vesicle in alternating electric fields." Bioelectrochem.Bioenerg.32. 15-25 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Hibino,et al.: "Time courses of cell electroporation as revealed by submicrosecond imaging of transmembrane potential." Biophys.J.64. 1789-1800 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Miyata,et al.: "Transformation of actin-encapsulating liposomes induced by cytochalasin D." Biophys.J.67. 922-928 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Kinosita,Jr.,et al.: "Orientation of actin monomers in moving actin filaments" Plenum(New York), 9 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hakozaki: "Sliding force between a small number of HMM molecules and a single actin filament under optical tweezers." J.Muscle Res.Cell Motility. 14. 358 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Nishizaka: "Measurement of sliding force generated on an actin filament under various concentrations of HMM in an in vitro motile system." J.Muscle Res.Cell Motilty. 14. 367-368 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H.Itoh: "Electroporation visualized under a multishot pulsed-laser fluorescence microscope system." Proc.SPIE. 2002. 118-125 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H.Hyuga: "Steady-state deformation of a vesicle in alternating electric fields." Bioelectrochem.Bioenerg.32. 15-25 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Hibino: "Time courses of cell electroporation as revealed by submicrosecond imagging of transmembrane potential." Biophys.J.64. 1789-1800 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H.Miyata: "Transformation of actin-encapsulating liposomes induced by cytochalasin D." Biophys.J.67. 922-928 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K.Kinosita, Jr.: Orientation of actin monomers in moving actin filaments.Plenum (New York), (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1999-03-16  

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