生物分子モーターの動的構造解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09279103
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 須藤 和夫 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (20111453)
• 研究分担者: 白木原 康雄 国立遺伝学研究所, 助教授 (20150287) ; 若林 克三 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (00029521) ; 若林 健之 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011717)
• キーワード: 分子モーター / ミオシン / 核酸モーター / キネシン / ダイニン

研究概要

本年度の「生物分子モーターの動的構造」班の成果は以下のようなものである。1) ミオシンモータードメインのN末端にクラゲの緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent protein;GFP)、C末端に青色蛍光タンパク質(Blue Fluorescent Protein:BFP)を融合させた組換えモーターを作成した。GFP,BFP間の蛍光エネルギー遷移を測定することで、ATP加水分解にさいしてミオシンモータードメインのC末端がN末端に対しておおきく振れることが実験的に確かめられた。さまざまな変異ミオシンモーターを利用して、この振れがまずATP結合直後のいわゆる「Isomerization Step」でおこること、ATP加水分解後、リン酸が放出されるともとの状態にもどることが確かめられた。この実験は、ミオシンの作動機構として提案されているいわゆる「レバーアーム仮説」を支持するものである。2) 野性型粘菌アクチンとトロポミオシンを結合できない変異型粘菌アクチンの高分解能X線結晶解析に成功した。トロポミオシンを結合できないように変異を入れたアクチンも構造変化は局所的にしかおこっておらず、アクチン・トロポミオシン結合にどのような相互作用が必要かがあきらかとなった。3) 粘菌ミオシンサブフラグメント1とF-アクチンの複合体のクライオ電子顕微鏡像の分解能が2nmに近づいた。ミオシンサブフラグメント1のくぼみなどが見えてきており、F-アクチンへの結合で形が変化する可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki,Y.,Yasunaga,T.,Sutoh,K.et al: "Swing of lever-arm of myosin motor at the isomerization and Pi-release steps." Nature. 396. 380-383 (1998)
• [文献書誌] Sasaki,N.and Sutoh,K.: "Structure-Mutation Analysis of the ATPase Site of Dictyostelium discoideum Myosin II." Advances in Biophsics. 35. 1-24 (1998)
• [文献書誌] Nagasaki,A.,Adachi,H.,and Sutoh K.: "Mutational analysis of the switch II loop of Dictyostelium myosin II." Journal of Biological Chemistry. 273. 20334-20340 (1998)
• [文献書誌] Sasaki,N.,Shimada,T.,and Sutoh,K.: "A novel Dictyostelium discoideum gene required for cAMP-dependent cell aggregation." Biochmical and Biophysical Research Communications. 244. 505-513 (1998)
• [文献書誌] Shirakihara,Y.,Kambara,M.,et al: "X-ray crystal analysis of nucleotide bound form of a3b3-complex of F1-ATPase." Photon Factory Activity Report. 15,26. (1998)
• [文献書誌] Kim,D.S.,Takezawa,Y.,Wakabayashi,K.,et al: "X-ray diffraction studies on the structural changes of rigor muscles induced by binding of phosphate analogs in the presence of MgADP" Biophysical Chemistry. 74. 71-82 (1998)