2003 年度実績報告書

ATP合成酵素を構成する2つのナノモーターの回転共役機構

研究課題

研究課題/領域番号	13308036
研究機関	東京工業大学
研究代表者	吉田賢右東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90049073)
キーワード	ATP合成酵素 / 回転分子モーター / F_1-ATPase / F_0チャネル
研究概要	F_1-ATPaseの調節サブユニットεにATPが直接結合することを示した.また,このεサブユニットはATP合成酵素中で膜内外の水素イオンの電気化学ポテンシャル差に応じてその形態を変化させることも分かった. F_1-ATPaseの反応機構としては触媒部位を持つβサブユニットにトリプトファン残基を変異導入することにより,従来から謎であった見かけの協同性の原因がαサブユニットの非触媒ATP結合部位に起因することを示し,また,ATPase活性が最大になるのは三つのβサブユニットの触媒部位にAT(D)Pが結合するATPの濃度域であることが分かった.そして,回転のうちの80°のサブステップはATPの加水分解が起こらなくても,結合だけで駆動されること,次に続く40°のサブステップが起こるためにはATPの加水分解が必要なことが分かった.また,蛍光星ATPアナログであるCy3-ATPを用いることにより,三つのβサブユニットのどれにATPが結合したかを見分けることができるようになり,Cy3-ATPは一度結合すると240°回転するまで結合したままでいることがわかった.この結果は上のトリプトファン変異体を用いた実験結果と符合するものである.さらに,一分子のCy3-ATPによる反応が,少なくとも二つの120°ステップに対して影響を与えていること,等が分かった. さらにF_1-ATPaseに磁気ビーズを結合し,外部磁場を操作して強制的に回転させることによりATPをADPとPiから持続的に合成できることを示した.

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] Kato-Yamada, Y., Yoshida, M.: "Isolated ε Subunit of Thermophilic F_1-ATPase Binds ATP"J.Biol.Chem.. 278. 36013-36016 (2003)
[文献書誌] Suzuki, T., Murakami, T., Iino, R., Suzuki, J., Ono, S., Shirakihara, Y., Yoshida, M.: "FoF1-ATPase/synthase is geared to the synthesis mode by conformational rearrangement of subunit in response to proton motive force and ADP/ATP balance"J.Biol.Chem.. 278. 46840-46846 (2003)
[文献書誌] Ono S, Hara KY, Hirao J, Matsui T, Noji H, Yoshida M, Muneyuki E.: "Origin of apparent negative cooperativity of F_1-ATPase."Biochim.Biophys.Acta. 1607. 35-44 (2003)
[文献書誌] Shimabukuro, K., Yasuda, Y., Muneyuki, E., Hara, K.Y., Kinosita, K.Jr, Yoshida, M.: "Catalysis and rotation of F1 motor ; cleavage of ATP at. the catalytic site occurs in 1 ms before 40 degree substep rotation"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 14731-14736 (2003)
[文献書誌] Itoh H, Takahashi A, Adachi K, Noji H, Yasuda R, Yoshida M, Kinosita K: "Mechanically driven ATP synthesis by F_1-ATPase."Nature. 427. 465-468 (2004)
[文献書誌] Nishizaka T, Oiwa K, Noji H, Kimura S, Muneyuki E, Yoshida M, Kinosita K Jr.: "Chemomechanical coupling in F1-ATPase revealed by simultaneous observation of nucleotide kinetics and rotation."Nat.Struct.Mol.Biol.. 11. 142-148 (2004)

2003 年度 実績報告書

ATP合成酵素を構成する2つのナノモーターの回転共役機構

研究代表者

吉田 賢右 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90049073)

研究成果

[文献書誌] Kato-Yamada, Y., Yoshida, M.: "Isolated ε Subunit of Thermophilic F_1-ATPase Binds ATP"J.Biol.Chem.. 278. 36013-36016 (2003)

[文献書誌] Suzuki, T., Murakami, T., Iino, R., Suzuki, J., Ono, S., Shirakihara, Y., Yoshida, M.: "FoF1-ATPase/synthase is geared to the synthesis mode by conformational rearrangement of subunit in response to proton motive force and ADP/ATP balance"J.Biol.Chem.. 278. 46840-46846 (2003)

[文献書誌] Ono S, Hara KY, Hirao J, Matsui T, Noji H, Yoshida M, Muneyuki E.: "Origin of apparent negative cooperativity of F_1-ATPase."Biochim.Biophys.Acta. 1607. 35-44 (2003)

[文献書誌] Shimabukuro, K., Yasuda, Y., Muneyuki, E., Hara, K.Y., Kinosita, K.Jr, Yoshida, M.: "Catalysis and rotation of F1 motor ; cleavage of ATP at. the catalytic site occurs in 1 ms before 40 degree substep rotation"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 14731-14736 (2003)

[文献書誌] Itoh H, Takahashi A, Adachi K, Noji H, Yasuda R, Yoshida M, Kinosita K: "Mechanically driven ATP synthesis by F_1-ATPase."Nature. 427. 465-468 (2004)

[文献書誌] Nishizaka T, Oiwa K, Noji H, Kimura S, Muneyuki E, Yoshida M, Kinosita K Jr.: "Chemomechanical coupling in F1-ATPase revealed by simultaneous observation of nucleotide kinetics and rotation."Nat.Struct.Mol.Biol.. 11. 142-148 (2004)

2003 年度実績報告書

吉田賢右東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90049073)