ダイニン・ナノシステムの運動と制御の分子メカニズム

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16083207
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 大岩 和弘 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究センター, センター長 (10211096)
• 連携研究者: 岩本 裕之 財団法人高緯度光科学研究センター, 利用研究促進準部門, 主幹研究員 (60176568)
• 研究協力者: BURGESS Stan A. University of Leeds, Inst. Mol. Cellular Biol., Lecturer ; ISIKAWA Takashi ETH Zurich, Inst. Mol. Biol. Biophys., Groop Leader
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 一分子計測(SMD) / 生物物理 / ナノマシン / ナノバイオ / 分子モーター

研究概要

本研究課題では、タンパク質モータ、軸糸ダイニンについて単一分子計測やアンサンブル機能計測、電子顕微鏡やX線溶液散乱による構造解析など、その構造と機能に関する研究を統一的に実施、ダイニンの運動発生機構とその制御機構の解明を目指した。生理的溶液中では伸展した構造をとるダイニンは、軸糸内においてコンパクトな構造となり隣接するダイニン分子の間に構造的連関を生じることを明らかにした。これは、個々の機能がアンサンブルとして高い次元の機能へと組織化して統合された鞭毛波を作り出すための構造的基盤である。機能面では運動特性の大きく異なる2種類のダイニンの協調的運動特性を明らかにして、鞭毛軸糸内でのアンサンブル特性創発の機能的基礎の一端を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Cooperative three-step motions in catalytic subunits of F-1-ATPase correlate with 80 degress and 40 degrees substep rotations. (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaike, T., Koyama-Horibe, F., Oiwa K., Yoshida, M. & Nishizaka, T.
  • 雑誌名: Nature Struct. Mol. Biol. 15 ページ: 1326-1333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular architecture of inner dynein arms in situ in Chlamydomonas reinhardtii flagella. (2008)
  • 著者名/発表者名: Bui, K. H., Sakakibara, H., Movassagh, T., Oiwa, K. & Ishikawa, T.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 183 ページ: 923-932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular motors : Keep on moving (2008)
  • 著者名/発表者名: Oiwa, K. and Kojima, H.
  • 雑誌名: Nature Nanotech. 3 ページ: 531-532
• [雑誌論文] Mechanical properties of inner-arm dynein-f (dynein I1) studied with in vitro motility assays. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kotani, N., Sakakibara, H., Burgess, S. A., Kojima, H., and Oiwa, K.
  • 雑誌名: Biophys. J. 93 ページ: 886-894
  • 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: Adachi, K., Oiwa, K., Nishizaka, T., Furuike, K., Noji, K., Itoh, H., Yoshida, M., and Kinosita, K. Jr.
  • 雑誌名: Cell 130 ページ: 309-321
  • 査読あり
• [雑誌論文] The architectue of outer dynein arms in situ (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T. Sakakibara, H., and Oiwa, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 368 ページ: 1249-1258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent progress in dynein structure and mechanism. (2004)
  • 著者名/発表者名: Oiwa, K., and Sakakibara, H.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Cell Biol. 17 ページ: 95-103
  • 査読あり
• [雑誌論文] The structure of dynein-c by negative stain electron microscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: Burgess, S. A., Sakakibara, H., Oiwa K., Kingh, P. J.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol 146 ページ: 205-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemomechanical coupling in F1-ATPase revealed by simulataneous observation of nucleotide kinetics and rotation (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishizaka, T., Oiwa, K., Noji, H., Kimura, S., Muneyuki, E., Yoshida, M., and Kinosita, K. Jr.
  • 雑誌名: Nat. Struct. Mol. Biol. 11 ページ: 142-148
  • 査読あり
• [学会発表] Mechanical and enzymatic properties of the heterodimeric axonemal dynein-f (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Toba
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Bio-nanosystems
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-11-01
• [学会発表] Conformational changes of dynein arms in situ studied using X-ray diffractions of Chlamydomonas flagellar axonemes (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: Gordon Research Conference Muscle & Molecular Motors
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-06-29
• [学会発表] Fluorescence Based Single Molecule Imaging and Nanometry on Axonemal Dyneins (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: 7th International Weber Symposium 2008
  • 発表場所: Hawai
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] Force-generating mechanism of axonemal dyneins inspired by cryoelectron tomography and x-ray fiber diffraction analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: The Abstbury Series, University of Leeds
  • 発表場所: Leeds
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] The structure and mechanism of protein motors and their potential applications in the development of bio-nano-devices (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: D. B. Robinson Distinguished Speaker Lecture Series, University of Alberta
  • 発表場所: Edmonton, Canada
  • 年月日: 2007-03-01
• [学会発表] Force generation mechanism of axonemal dynein inspired by the structure of isolated and in situ dyneins of Chlamydomonas axonemes (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: 2006 Biophysical Society Discussions, Molecular Motors : Point Counterpoint
  • 発表場所: Asilomar
  • 年月日: 2006-10-20
• [学会発表] Force-generation mechanism of dynein of inspired by structures of isolated and in situ dyneins of Chlamydomonas (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: International Symposium on Bio-nanosystems
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2006-09-03
• [学会発表] Structural studies on axonemal dynein-arms in chlamydomonas flagella by electron tomography (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa
  • 学会等名: International Workshop Dynein 2005, Molecular Mechanisms of Axonemal and Cytoplasmic Dyneins
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2005-10-31
• [学会発表] Raveling axonemal dyneins with single molecule and x-ray diffraction techniques (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: Motors & Cytoskeleton Conference
  • 発表場所: Hamburug-Blankenese
  • 年月日: 2005-09-25
• [学会発表] Force generation mechanism of axonemal dyneins (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: Joint 61st Harden Conference/EMBO Workshop-Molecularmotors : structure and function
  • 発表場所: Cambridge
  • 年月日: 2005-09-18
• [学会発表] Molecular mechanisms of AAA-proteins, FtsH and dynein studied (TIRF) microscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Oiwa
  • 学会等名: 6th International Weber Smposium on Innovative Fluorescence Methodologies in Biochemistry and Medicine
  • 発表場所: Hawai
  • 年月日: 2005-07-23
• [図書] Force-generating mechanisms of dynein revealed through single molecule studies. In single Molecule Biology (2009)
  • 著者名/発表者名: Oiwa K. & Kojima, H.
  • 総ページ数: 61-104
  • 出版者: Elsevier Academic Press, London.
• [図書] How linear motor proteins work, In Lecture Notes in Physics, Controlled Nanoscale Motion. H. Linke and A. Mansson, editors. (2007)
  • 著者名/発表者名: Oiwa, K. & Manstein, D. J.
  • 総ページ数: 41-63
  • 出版者: Springer/Berlin, Heidelberg, New York
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www2.nict.go.jp/w/w103/2131102/index.html
• [産業財産権] 繊維状タンパク質の誘導素子及びその製造方法 (2006)
  • 発明者名: 大岩和弘, 鈴木仁, 米谷玲皇, 松井真二
  • 権利者名: (独)情報通信研究機構
  • 産業財産権番号: 特開, 2006-169120
  • 出願年月日: 2006-06-29
• [産業財産権] タンパク質モータの機能に基づく信号変換素子 (2006)
  • 発明者名: 大岩和弘
  • 権利者名: (独)情報通信研究機構
  • 産業財産権番号: 特許, 3878992
  • 取得年月日: 2006-11-17
• [産業財産権] 生理活性を持つ環状ヌクレオチド誘導体及びその製造方法 (2004)
  • 発明者名: 大岩和弘
  • 権利者名: (独)情報通信研究機構
  • 産業財産権番号: 特許, 3598366
  • 取得年月日: 2004-09-24