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回転分子モータ-F1-ATPaseの持つそれぞれ3つの活性部位で起きる化学反応(ATP結合、加水分解、リン酸やADPの解離)がどの力学反応(回転ステップ)を駆動しているのかが明らかになった今日、次に回転角度に依存したATPやADPのヌクレオチドのアフィニティを調べることで、この分子機械の仕掛けの根幹に迫りたい。最終的にはF1-ATPaseのそれぞれ3つの活性部位におけるヌクレオチドの化学状態が回転角度によって完全に制御されているというbinding changeメカニズムを明らかにし、加水分解による回転と逆回転によるATP合成の仕組みを解明したい。本研究課題で得られる成果は、多くのATP駆動型分子機械の作動機構解明の〓矢・模範となると思われる。さらには、タンパク質全般の基質結合・解離の原理にも繋がると期待している。
1分子回転操作と蛍光性ヌクレオチドの1分子蛍光観察により、F1-ATPaseを一定速度で回転させたときにヌクレオチドがどの角度で結合しどの角度で解離するのかを測定した。磁場の強度や回転方向、回転速度などを変え、また、蛍光性ヌクレオチド(ATPまたはADP)と非標識ヌクレオチド、燐酸の様々な混在条件で測定を行った。回転速度に関しては、実際の測定範囲である0.05〜0.8Hzでは結合・解離の角度に著しい違いはなく、一定速度の回転による測定が実験的に大きな問題になることは無さそうであった。一部条件の解析が終了しておらず、また更に詳細な解析が必要となると思われる。体系的な結論でなくまだ断片的な結果しか述べられない。ATPとADPではそれぞれ結合・解離の角度が変わることが分かった。ADPとADP+燐酸でも違いがあった。また、ヌクレオチドが最高1個しか結合しない濃度条件では、複数個結合する条件で見られない結合・解離が出現することが分かった。
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