プロトン駆動力で回転する生体分子モーターATP合成酵素の1分子計測

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18770134
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 飯野 亮太 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (70403003)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 1分子計測 / 操作

研究概要

1. 大腸菌由来のF_0F_1-ATP合成酵素(EF_0F_1)のATP合成活性を多分子計測により徹底的に調べ、回転子を構成するεサブユニットがATP加水分解時のみでなくATP合成時においても、基質の結合と生成物の解離を抑制することを明らかにし、阻害の新規モデルを提案した。
2. 基板支持人工脂質二重膜に再構成したEF_0F_1の回転(ATP加水分解駆動)を直接可視化することに成功した。さらにF_0モーターのプロトン輸送が低下した変異体を作製し、プロトン輸送律速の36°ステップを直接観察することに世界で初めて成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanism of inhibition by C-terminal α-helices of the ε subunit of Escherichia coli FoF1-ATP synthase (2009)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Hasegawa R, Tabata KV, Noji H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. (published) ページ: doi:10.1074/ jbc.M109.003798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between the conformational states of F1-ATPase as determined from its crystal structure and single-molecule rotation (2008)
  • 著者名/発表者名: Okuno D, Fujisawa R, Iino R, Hirono-Hara Y, Imamura H, Noji H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Soc. U.S.A. 105 ページ: 20722-20727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly-sensitive Restriction Enzyme Assay and Analysis : A Review (2008)
  • 著者名/発表者名: Lam L, Iino R, Tabata KV, Noji H
  • 雑誌名: Analytical and Bioanalytical Chemistry 39 ページ: 2423-2432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature- sensitive reaction intermediate of F_1-ATPase (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe R, Iino R, Shimabukuro K, Yoshida M, Noji H.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 9 ページ: 84-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超微小反応チャンバーを用いた高感度バイオアッセイ (2007)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, Liza Lam, 野地博行
  • 雑誌名: 未来材料 7 ページ: 14-20
• [雑誌論文] GPI-anchored receptor clusters transiently recruit Lyn and G_α for temporary cluster immobilization and Lyn activation: single-molecule tracking study 1 (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki KGN, Fujiwara TK, Sanematsu F, Iino R, Edidin M, Kusumi A.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 177 ページ: 717-730
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超微小反応チャンバーで生体回転分子モーターの作動機構を探る (2006)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, 野地博行
  • 雑誌名: 未来材料 6 ページ: 32-38
• [雑誌論文] F_1-ATPase : A highly coupled reversible rotary motor (2006)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Noji H.
  • 雑誌名: Biochem. Soc. Trans. 34 ページ: 993-996
• [学会発表] Single-molecule Imaging of ATP-driven Stepping Rotation of F_0F_1-ATP Synthase Reconstituted into Supported Membrane (2009)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Tham K. C, Tabata K. V., Ueno H., Noji H.
  • 学会等名: Biophysical Society 53rd Annual Meeting
  • 発表場所: Boston USA
  • 年月日: 2009-03-01
• [学会発表] ATP-driven rotation of F_0F_1-ATP synthase rate-limited by F_0 sector (2008)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Tham K. C, Tabata K. V., Ueno H., Noji H.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] 超高感度バイオセンシング技術 (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 学会等名: 産業科学研究協会 平成20年度第3回産研テクノサロン
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] Single-molecule study on the rotation of F_0F_1-ATPase (2008)
  • 著者名/発表者名: Iino R.
  • 学会等名: 5th NSF-MEXT Young Researcher Exchange Program
  • 発表場所: Osaka. Japan
  • 年月日: 2008-10-12
• [学会発表] Single-molecule studies on the rotation of F_0F_1-ATPase (2008)
  • 著者名/発表者名: Iino R.
  • 学会等名: 4th HANDAI Nanoscience and Nanotechnology Symposium
  • 発表場所: Osaka. Japan
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] Correlation among mechanical steps in rotation, chemical reaction, and crystal structure of F_1-ATPase unraveled by single-molecule studies (2008)
  • 著者名/発表者名: Iino R.
  • 学会等名: The Fourth Workshop of the UK-Japan Bionanotechnology Collaboration
  • 発表場所: Kobe. Japan
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] ATP-driven rotation of F_0F_1-ATP synthase reconstituted into supported membrane (2008)
  • 著者名/発表者名: Iino R. Tabata K., Ueno H., Noji H.
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: CA, USA
  • 年月日: 2008-02-05
• [学会発表] 基板支持人工脂質二重膜に再構成したF_0F_1-ATP合成酵素のATP駆動による回転 (2007)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, 田端和仁, 上野博史, 野地博行
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] Highly sensitive measurement of biological reaction in femtoliter chamber array (2007)
  • 著者名/発表者名: Iino R.
  • 学会等名: SANKEN WORKSHOP on Nano-Bioscience at Berkeley
  • 発表場所: Berkley. CA. USA
  • 年月日: 2007-03-22
• [学会発表] Femtoliter reaction chamber array for highly sensitive measurement of biological reaction (2006)
  • 著者名/発表者名: Noji H, Iino R.
  • 学会等名: UT Symposium on NanoBio Integration NANOBIO-TOKYO 2006
  • 発表場所: Tokyo Japan
  • 年月日: 2006-12-05
• [学会発表] Micron-sized reaction chamber array for highly sensitive detection of biological reaction (2006)
  • 著者名/発表者名: Iino R.
  • 学会等名: SANKEN International Symposium on Nanoscience and Nanotechnology
  • 発表場所: Osaka Japan
  • 年月日: 2006-09-19
• [図書] 生体膜超分子モーター-細胞の回転エネルギー変換装置 : ATP合成酵素.「超分子サイエンス」, 国武豊喜監修.第4章第1節第1項 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, 田端和仁, 野地博行
  • 出版者: NTS
• [図書] 単一分子計測.「マイクロ・ナノ化学チップと医療・環境・バイオ分析」, 北森武彦監修.第5編応用技術、第15章 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太, 野地博行
  • 出版者: 技術教育出版
• [図書] Two rotary motors in ATP-synthase. In "Single Molecule Dynamics in Life Science" edited by Yanagida T and Ishii Y. WILEY-VCH (Germany) (2008)
  • 著者名/発表者名: Iino R, Noji H.
  • 総ページ数: 237-255
• [図書] 2本脚の生体分子モーターはどう歩く?MyosinVの歩きのメカニズム.「最新分子マシン.ナノで働く"高度な機械"を目指して」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯野亮太
  • 総ページ数: 122-123
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 飯野亮太 電気学会 2007年度研究会 優秀論文発表賞(センサ・マイクロマシン部門)
• [産業財産権] Polarized total internal reflection illumination optical system by rotary annulus light (2009)
  • 発明者名: Masasuke Yoshida, Toshiharu Suzuki, Megumu Shio, Ryota Iino
  • 権利者名: Japan Science and Technology Agency
  • 産業財産権番号: 特許US 7,486,440 B2
  • 出願年月日: 2009-02-03
  • 外国
• [産業財産権] 回転式輪帯全反射偏光照明光学系 (2009)
  • 発明者名: 吉田賢右, 鈴木俊治, 塩育, 飯野亮太
  • 権利者名: 独立行政法人科学技術振興機構
  • 産業財産権番号: 公開特許特許4245914号
  • 出願年月日: 2009-01-16
• [産業財産権] アデノシン三リン酸測定のための蛍光標識タンパク質 (2007)
  • 発明者名: 今村博臣, 山田康之, 飯野亮太, 野地博行
  • 権利者名: 財団法人新産業創造研究機構, 国立大学法人大阪大学, 学校法人立教学院
  • 産業財産権番号: 公開特許特願2007-08256
  • 出願年月日: 2007-03-27
• [産業財産権] 細胞検体の異物輩出活性検出法、およびその利用 (2006)
  • 発明者名: 飯野亮太, 西野邦彦, 仲田昌義, 榊原昇一, 山口明人, 野地博行
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 公開特許特願2006-294558
  • 出願年月日: 2006-10-30