| 研究課題/領域番号 |
18H02042
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
玉置 信之 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00344218)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | モータータンパク質 / アゾベンゼン / 光スイッチ / キネシン / ミオシン / ATP |
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| 研究実績の概要 |
最近になって、ATPの代わりとなって働く、光応答性高エネルギー化合物AzoTPが合成され、エネルギー源としての活性を光照射によってスイッチすることでモータータンパク質の動きを光で制御できることが示された。しかし、AzoTPやその誘導体における分子構造と活性に対するモータータンパク質の種類依存性についてはわかっていない。
本課題では、光応答性高エネルギー化合物によるキネシン－１、およびミオシン－IIの駆動に関し光応答性の違いをリバースモーティリティアッセイ法により調べた。また、上記の研究で得られた知見をもとにAzoTPの三リン酸部位の中央の酸素を窒素または炭素に置き換えた非加水分解性AzoTPアナログを合成して、その光応答性阻害剤としての働きを調べた。その結果、２つのメチル基をベンゼン環に導入したジメチルAzoTPは、ミオシン－IIには高い活性を示すもののキネシン－１にはほとんど活性を示さないことがわかった。すなわち、ATPはすべてのモータータンパク質の良好な基質であるが、AzoTP誘導体の中には、一部のモータータンパク質にだけ働くものがあることがわかった。さらに、ガラス基板上にキネシン－１とミオシン－IIの両者を吸着させて、微小管とアクチンの運動を観察するコンポジット型モーティリティアッセイ系を構築して、アクチンの滑走のみが光可逆的に起こることを確認した。また、AzoTPまたはジメチルAzoTPの三リン酸部位を非加水分解型にした化合物を合成して、それらの化合物が、モータータンパク質に対してそれぞれ非選択的または選択的に働く光応答性阻害剤として機能することを確認した。すなわち、キネシン－１がミオシン－II よりもより厳密に基質としての光応答性高エネルギー化合物を認識していることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
最終的な目標である低分子化合物の繰り返しの光異性化反応によるモータータンパク質の駆動に向けて、AzoTPの誘導体のうちどのような構造を有する化合物が、どのモータータンパク質により有効に認識されるかという基礎的な知見を得ることができ、計画通り着実に目標に向かっている
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、非加水分解性のAzoTP誘導体を用いて、繰り返しの光異性化反応によるモータータンパク質の駆動を試みる。また、もう一つのモータータンパク質としてキネシン－５をターゲットとした光反応性低分子化合物を新たに見出したので、その異性化反応によるモータータンパク質の運動機能への効果も調べる。
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