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2011 年度 実績報告書

一分子FRET法による分子モーターキネシンの二足歩行メカニズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 21370066
研究機関東京大学

研究代表者

富重 道雄  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50361530)

キーワード分子モーター / 細胞内輸送 / 一分子計測 / 分子機械
研究概要

昨年度の研究でキネシン二量体の原子構造モデルを構築したが、その成果を元に従来広く受け入れられていた運動モデル(ネックリンカードッキングによるステップ)ではなく微小管への結合にバイアスがかかることによって前方へステップするという新たなモデルが示唆された。本年度はキネシンが前方へステップするのにネックリンカーの頭部への結合(ドッキング)が必要であるか否かを実験的に検証するために、ネックリンカードッキング依存的なステップと非依存的なステップを交互に取るような変異体キネシンを作製し、その運動を一分子計測法によって観察した。キネシンの頭部2つを遺伝子上でタンデムにつないだタンデムキネシン(N末側頭部のネックリンカーはC末側頭部につながっているが、C末頭部のネックリンカーはつながっていない)を作製し蛍光一分子観察を行ったところ、微小管上を連続的に運動する様子が観察されたが、その運動速度は野生型の1/4程度であった。また片方の頭部に量子ドットを結合させその動きを観察したところ16 nmステップを示し、2つの頭部を交互に動かして運動していることが裏付けられた。次に一分子FRET法を用いて運動中の2つの頭部間の相対位置関係を調べたところ、N末側頭部が前であるような両足結合状態をとる時間が長く、その反対のC末側頭部が前方であるような両足結合状態をとる時間は短かった。これらの結果は、ネックリンカードッキング依存的なステップよりも非依存的なステップの方がより効率的であり、野生型キネシンのステップは主にネックリンカードッキング非依存的な仕組み(バイアス結合モデル)によって行われていることを示唆するものである。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 その他

すべて 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件)

  • [学会発表] キネシンの協調的な二足歩行運動の仕組みとその制御2011

    • 著者名/発表者名
      富重道雄
    • 学会等名
      第63回日本細胞生物学会シンポジウム「細胞内で協調して活躍するモーター分子」
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-06-27
  • [学会発表] キネシンの協調的二足歩行メカニズム

    • 著者名/発表者名
      富重道雄
    • 学会等名
      第1回分子モーター討論会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural basis for the coordinated walking mechanism of kinesin motor protein

    • 著者名/発表者名
      Michio Tomishige
    • 学会等名
      IMS Symposium on "Recent Development of Spectroscopy and Spatial and Temporal Hierarchical Structures in Molecular Science", Institute for Molecular Science
    • 発表場所
      Institute for Molecular Science, Okazaki
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural basis for the coordinated processive movement of kinesin motor protein

    • 著者名/発表者名
      Michio Tomishige
    • 学会等名
      The 17th International Biophysics Congress, Symposium "Cytoskeleton and motor dynamics"
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 招待講演
  • [学会発表] Strain-dependent regulation of kinesin-1 as studied by disulfide-crosslinking of the neck linker

    • 著者名/発表者名
      新谷大和
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • [学会発表] Role of the neck linker on the front head gating mechanism of kinesin-1

    • 著者名/発表者名
      Xiao Ling
    • 学会等名
      The 17th International Biophysics Congress
    • 発表場所
      Beijing, China
  • [学会発表] The neck linker of kinesin-1 functions as a regulator of ATP hydrolysis reaction

    • 著者名/発表者名
      Xiao Ling
    • 学会等名
      56th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA

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公開日: 2014-07-24  

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