光駆動型バイオナノマシーンの開発

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20200029
• 研究機関: 創価大学
• 研究代表者: 丸田 晋策 創価大学, 工学部, 教授 (40231732)
• キーワード: ナノマシン / 生体分子機械 / 光駆動 / レーザー光 / バイオナノロボット

研究概要

1.フォトクロミック化合物を利用したATPアナログの合成と生体分子モーターとの相互作用
アゾベンゼン誘導体を用いた数種類のATPアナログPABITPの合成に成功した。生体分子モーターであるミオシンとキネシンとの相互作用をATPase活性測定、ミオシン-アクチンあるいはキネシン-微小管の解離実験、エネルギー変換中間体の形成から解析した。このATPアナログは本来のATPと同様に生理的な機能を保持していることが示された。
2.フォートクロミックATPアナログで誘導される分子モーターの構造変化の解析
紫外線と可視光線照射により異なる異性体のフォトクロミックATPアナログで誘導される構造変化を、X線溶液散乱により解析を行った。紫外線-可視光線照射により形成されるATPアナログの二つの異性体はエネルギー変換中間体において、異なる状態を示すことが明らかになった。
3.生体分子モーターの光制御および光駆動実験
キネシン-微小管のin vitro motility assay法を用いてフォトクロミックATPアナログの光異性化により、滑り速度が変化するか実験を行った。紫外線-可視光線照射で可逆的に微小管の滑り速度が変化することが示された。
4.制御系生体分子機械へのフォトクロミック化合物の導入と光制御
低分子量G-protein(Ras)の変異体にフォトクロミック化合物であるアゾベンゼン誘導体を導入して、紫外線-可視光線照射により可逆的にこれらの制御系生体分子機械の機能を制御するための基礎実験を行った。Ras変異体を調製してフォトクロミック分子を導入する実験系を確立することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of a novel fluorescent non-nucleotide ATP analogue and its interaction with myosin ATPase (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Kimura, T., Maruta, S.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 巻: 149 ページ: 395-403
  • 査読あり
• [学会発表] Photo-regulation of kinesin ATPase using microtubules modified with photochromic molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama, K., Itaba, T., Shishido H., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Synthesis of photochromic ATP analogue and its interaction with motor protein (2011)
  • 著者名/発表者名: Aritomi, K., Kimura, T., Itaba, T., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Phtocontrol of the small G protein Ras using photochromic molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, H., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Conformational change of myosin head induced by phto-isomerization of photochromic ATP analogue (2011)
  • 著者名/発表者名: Itaba, T., Shishido, H., Sugimoto, Y., Wakabayashi, K., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Phtocontrol of myosin V ATPase activity using calmodulin modified with photochromic compound (2011)
  • 著者名/発表者名: Shishido, H., Ikebe, M., Maruta.S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Kinesin-CaM fusion protein as a molecular shuttle with calcium dependent cargo-loading system (2011)
  • 著者名/発表者名: Kounda, T., Shishido, H., Maruta.S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Funcrion control of kinesin using functional loop L5 of kinesin modified with photochromic molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, K., Tanaka, K., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] Characterization of the plant-specific rice kinesins (2011)
  • 著者名/発表者名: Umezu, N., Umeki, N., Hanzawa, N., Kondo, K., Mitsui, T., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] Ca2+ dependent dimerization of kinesin-CaM and Kinesin-M13 fusion proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakazato, K, Shishido, H., Itaba, T., Kondo, K., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] Interaction of novel fluorescent non-nucleotide ATP analogue with ATP-driven molecular motors (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Kimura, T., Maruta, S.
  • 学会等名: 第55回米国生物物理学会
  • 発表場所: Baltimore, MD USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] 光制御型生体分子機械の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宍戸英樹、小林寿、丸田晋策
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] Calcium dependent dimerization of kinesin chimera proteins fused with calmodulin and M13 peptide (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Itaba, Kiyoshi Nakazato, Hideki Shishido, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第83回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Interaction of n ovel fluorescent non-nucleotide ATP analogue with myosin S1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tanaka, Taro Kimura, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第83回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Control of kinesin ATPase activity by modification of functional loop L5 (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Ishikawa, Keiko Tanaka, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Photo-regulation of kinesin ATPase using microtubules modified with photochromic molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Ishiyama, Takeshi Itaba, Hideki Shishido, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Photocontrol of the small G-protein Ras using photochromic molecule (2010)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Kobayashi, Hideki Shishido, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Interaction of photochromic ATP analogue with skeletal and smooth muscle myosin (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Itaba, Hideki Shishido, Yasunobu Sugimoto, Katsuzo Wakabayashi, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Synthesis of photochromic ATP analogue and its interaction with kinesin (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Aritomi, Taro Kimura, Takeshi Itaba, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Development of molecular shuttle that has a calcium dependent cargo-loading sysyem using calmodulin and liposime (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kouda, Hideki Shishido, Itoshi Takahara, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Interaction of novel fluorescent non-nucleotide ATP analogue with ATP-driven molecular motors (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tanaka, Taro Kimura, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Photocontrol of myosin V ATPase using calmodulin modified with azobenzene derivative (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideki Shishido, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Ca2+ dependent dimerization of kinesin-CaM and kinesin-M13 fusion proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Nakazato, Hideki Shishido, Takeshi Itaba, Kazunori Kondo, Shinsaku Maruta
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20