一分子生理学による生体分子機械の動作機構の解明

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16002013
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 早稲田大学 (2005-2008); 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設) (2004)
• 研究代表者: 木下 一彦 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30124366)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 一分子観察 / 一分子操作 / 回転分子モーター / F1-ATPase / リニアー分子モーター / ミオシンV / 磁気ピンセット / 光ピンセット

研究概要

光学顕微鏡下の一分子生理学、とくに「一目で分かる」研究を標榜し、巨大目印による分子機械の動き・構造変化の直接可視化を通じて、動作機構の解明を試みた。回転分子モーターF1-ATPaseにおける化学反応→力学的仕事の共役スキームをほぼ完成させ、分子機械一般に通じ得る共役原理を提出した。一方、回転軸無しでも回転するという意外な発見をし、構造に基づく機能の説明は振出しに戻った。二本足のモーター、ミオシンの脚の動きの直接観察に成功し、ブラウン運動をうまく使って歩くことを証明した。

研究成果

• [雑誌論文] A giant liposome for single-molecule observation of conforma-tional changes in membrane proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Onoue, T. Suzuki, M. Davidson, M. Karlsson, O. Orwar, M. Yoshida, and K. Kinosita Jr
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta (Biomembranes) 1788 ページ: 1332-1340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neither helix in the coiled coil region of the axle of F1-ATPase plays a significant role in torque production (2008)
  • 著者名/発表者名: M. D. Hossain, S. Furuike, Y. Maki, K. Adachi, T. Suzuki, A. Kohori, H. Itoh, M. Yoshida & K. Kinosita Jr
  • 雑誌名: Biophys. J. 95 ページ: 4837-4844
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of the rotation and hydrolysis activities of F1-ATPase (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Furuike, K. Adachi, N. Sakaki, R. Shimo-Kon, H. Itoh, E. Muneyuki, M. Yoshida & K. Kinosita Jr
  • 雑誌名: Biophys. J. 95 ページ: 761-770
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axle-less F1-ATPase rotates in the correct direction (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Furuike, M. D. Hossain, Y. Maki, K. Adachi, T. Suzuki, A. Kohori, H. Itoh, M. Yoshida & K. Kinosita Jr
  • 雑誌名: Science 319 ページ: 955-958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling of rotation and catalysis in F1-ATPase revealed by single-molecule imaging and manipulation (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Adachi, K. Oiwa, T. Nishizaka, S. Furuike, H. Noji, H. Itoh, M. Yoshida & K. Kinosita, Jr
  • 雑誌名: Cell 130 ページ: 309-321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myosin V walks by lever action and Brownian motion (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Shiroguchi & K. Kinosita, Jr
  • 雑誌名: Science 316 ページ: 1208-1212
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the walking mechan- ism of linear molecular motors (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kinosita, Jr., K. Shiroguchi, M. Y. Ali, K. Adachi, & H. Itoh
  • 雑誌名: Adv. Exp. Med. Biol. 592 ページ: 369-384
• [雑誌論文] The rotor tip inside a bearing of a thermophilic F1-ATPase is dispensable for torque generation (2006)
  • 著者名/発表者名: M. D. Hossain, S. Furuike, Y. Maki, K. Adachi, M. Y. Ali, M. Huq, H. Itoh, M. Yoshida & K. Kinosita Jr
  • 雑誌名: Biophys. J. 90 ページ: 4195-4203
  • 査読あり
• [雑誌論文] One rotary mechanism for F1-ATPase over ATP concentrations from millimolar down to nanomolar (2005)
  • 著者名/発表者名: N. Sakaki, R. Shimo-Kon, K. Adachi, H. Itoh, S. Furuike, E. Muneyuki, M. Yoshida & K. Kinosita Jr
  • 雑誌名: Biophys. J. 88 ページ: 2047-2056
  • 査読あり
• [雑誌論文] How two-foot molecular motors may walk (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Kinosita, Jr., M. Y. Ali, K. Adachi, K. Shiroguchi, & H. Itoh
  • 雑誌名: Adv. Exp. Med. Biol. 565 ページ: 205-219
• [雑誌論文] Unconstrained steps of myosin VI appear longest among known molecular motors (2004)
  • 著者名/発表者名: M. Y. Ali, K. Homma, A. H. Iwane. K. Adachi, H. Itoh, K. Kinosita Jr. T. Yanagida, & M. Ikebe
  • 雑誌名: Biophys. J. 86 ページ: 3804-3810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotation of F1-ATPase : How an ATP-driven molecular machine may work (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Kinosita, Jr., K. Adachi, & H. Itoh
  • 雑誌名: Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 33 ページ: 245-268
  • 査読あり
• [学会発表] "How does F1-ATPase rotate? "Nobel Symposium on single molecule spectroscopy in chemistry, physics and biology (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited symposium lecture
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 20080601-06
• [学会発表] "Single-molecule physiology of protein machines" European Biophysics Congress (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited plenary lecture
  • 発表場所: London, England
  • 年月日: 20070714-18
• [学会発表] "Single-molecule physiology under an optical microscope" XXIII Biennial of the Society of Microscopy of Spain (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited plenary lecture
  • 発表場所: Bilbao, Spain
  • 年月日: 20070703-06
• [学会発表] "Single-molecule physiology of protein motors" Nano Tech Insight (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited plenary lecture
  • 発表場所: Luxor, Egypt
  • 年月日: 20070310-17
• [学会発表] "Probing Nature's Nanoscale Machines with Micro- scale Probes" Biophysical Society 50th annual meeting (2006)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited lecture as the 2006 National Lecturer
  • 発表場所: Salt Lake City, Utah, USA
  • 年月日: 20060218-22
• [学会発表] "F1-ATPase : A molecular trans- ducer of chemical and mechanical energies" Nobel Symposium 132 : Energy in Cosmos, Molecules and Life (2005)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited symposium lecture
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 20050618-22
• [学会発表] "F1-ATPase : a rotary motor / generator" Nobel Symposium 131 : Controlled Nanoscale Motion in Biological and Artificial Systems (2005)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kinosita, Jr
  • 学会等名: invited symposium lecture
  • 発表場所: Backaskog, Sweden
  • 年月日: 20050613-17
• [備考] 研究室ホームページ(業績他)
  • URL: http://www.k2.phys.waseda.ac.jp/