プロテオロドプシンを中心にしたロドプシンイオンポンプの電気的測定による研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21570172
• 研究機関: 中央大学
• 研究代表者: 宗行 英朗 中央大学, 理工学部, 教授 (80219865)
• キーワード: エネルギー全般 / 生物物理 / 分子機械 / 生体分子

研究概要

2010年度は,ルミラー膜を用いたバクテリオロドプシンについて定常光照射下でのプロトン輸送のpH依存性を重点的に解析した.従来pHを変えると紫膜がルミラー膜から剥がれる傾向があるため再現性の良い実験が難しかったが,pHの範囲を限定してpHを変える順番を工夫することにより,確実性の高いデータが得られるようになった.さらに等価回路から導かれる数式を整理して見やすい形にして実験結果と比較検討した.その結果,バクテリオロドプシンを電圧源と内部抵抗で近似した場合,内部抵抗はpHの影響を受けないが,電圧源の電圧はpH6～7でブロードなピークを示し,その両側では低下することが分かった.このことは光強度を変えた場合と比較して対照的である.そもそもバクテリオロドプシンの起電性を定量的に解析したような研究はあまり例が無く,起電力の定量的な発生貴女に関する定説は現在無い.今回の結果もすぐに解釈がつくものではないが,今後の本質的理解のために重要な基礎データであると考えている.一方,プロトンの出入りのタイミングを測るためのITO電極を用いる装置の出力が不安定であるという問題があったが,その原因がグラウンド側が不安定であることが考えられたので,増幅器を計測アンプのICを用いて改良した.これにより,データの安定性が向上し,プロトンの出入りの順番と光反応サイクルに関する知見をさまざまなポンプについて検討できるようになった.

研究成果

• [雑誌論文] Nonequilibrium Energetics of a Single F_1-ATPase Molecule (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Okamoto, T., Watanabe-Nakayama, T., Taketani, H., Kudo, S., Muneyuki, E.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 104 ページ: 198103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemo-mechanical coupling in F_1-ATPase revealed by catalytic site occupancy during catalysis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimo-Kon R, Muneyuki E, Sakai H, Adachi K, Yoshida M, Kinosita K Jr.
  • 雑誌名: Biophys J. 巻: 98 ページ: 1227-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E., Sano, M
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6 ページ: 988-992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of DNA pinning at laser focal point on Au surface and its application to single DNA nanowire and cross-wire formation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii, S.Kobayashi, K., Kanaizuka, K., Okamoto, T., Toyabe, S., Muneyuki, E., Haga, M.
  • 雑誌名: Bioelectrochemistry 巻: 80 ページ: 26-30
  • 査読あり
• [学会発表] Information-heat engine as a model system of molecular motors (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E., Sano, M.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] ヌクレオチドとF1-ATPaseとの結合の熱力学パラメータの測定Thermodynamic parameters of nucleotide binding to the catalytic sites of F1-ATPase revealed by fluorescence measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, Y., Naka, Y., Osakabe, H., Toyabe, S., Ueno, H., Muneyuki, E.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] F1-ATPaseのβサブユニット(Y341W)単体へのヌクレオチド結合の温度依存性Temperature dependence of nucleotide binding to β subunit of F1-ATPase revealed by fluorescence measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: Naka, Y., Osakabe, H., Masaike, T., Okamoto, T., Muneyuki, E.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 2 mM ATPのDMSO存在下におけるF1-ATPaseのステップ運動Stepwise rotation of F1-ATPase at 2 mM ATP in the presence of DMSO (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishizuka, K., Toyabe, S., Okamoto, T., Muneyuki, E.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] ミトコンドリア外膜タンパク質Tom20-プレ配列複合体の分子動力学計算Molecular dynamics simulation of outer mitochondrial protein Tom20-presequence complex (2010)
  • 著者名/発表者名: Komuro, Y., Mori, T., Muneyuki, M., Saito, T., Kohda, D., Sugita, Y.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] ハイブリッドF1-ATPaseの角度解析によって見出されたもう一つのサブ-サブステップ回転Angle distribution analysis of hybrid F1-ATPase indicates another sub-substep rotation between two catalytic dwells (2010)
  • 著者名/発表者名: Ariga, T., Muneyuki, E., Yoshida, M.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-20