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2013 年度 実績報告書

単純な酵素から分子モーターを創ることによる分子機械の設計原理の探究

研究課題

研究課題/領域番号 22770164
研究機関独立行政法人情報通信研究機構

研究代表者

古田 健也  独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所 バイオICT研究室, 主任研究員 (40571831)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワードキネシン / 低分子GTPase / 分子モーター / 進化
研究概要

昨年度から,試験管内翻訳でタンパク質の発現量がなかなか上がらないなど,様々な困難があったため,研究計画を2つに分け,1つは当初の計画通り分子を進化させるサイクルを実施し,もう一つは,DNAナノ構造を足場として利用して,複数のタンパク質の複合体を構成する事により新たな機能を創り出す研究も進めた.前者の研究では,低分子GTPase,キネシンんを初期配列として,細胞骨格に結合・解離出来る分子をスクリーニングした結果,分子進化によって興味深い性質の分子を創出することが出来た(特許出願を想定し,一定期間公表を見合わせる).後者の研究では,DNAをテンプレートとして用い,複数のタンパク質の複合体を構成する事により新たな機能を創出する研究も進めた.DNAテンプレートは1本鎖,2本鎖DNAの他,DNAオリガミと呼ばれる3次元構造を使用し,所望の分子モーターを所望の位置に,活性を保ったまま結合することに成功した.DNAテンプレート上に,キネシン-1,キネシン-14と呼ばれる分子モーターを決まった数だけ結合させ,この複合体の機能を計測した結果,キネシン-1は分子数を多くしてもその運動速度,発生力が大きくならなかったのに対し,キネシン-14の場合は,分子数に応じてこれらのパラメータが変化し,分子同士が協力し合う仕組みが備わっていることが分かった.また,細胞質ダイニンの場合は,1分子では自己阻害状態にあり運動出来ない状態になっていること,および,複数分子では活性化され,一方向に運動する機能を持っていることを発見した.このように,様々な分子モーターを複数結合させた複合体の機能を計測した結果,分子モーターの種類によって,その協同性が大きく異なるなどの新たな知見が得られた.

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Coupling of Two Non-processive Myosin 5c Dimers Enables Processive Stepping along Actin Filaments2014

    • 著者名/発表者名
      Laura K. Gunther, 古田 健也, Jianjun Bao, Monica K. Urbanowski, Howard D. White, 小嶋 寛明, Takeshi Sakamoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: Vol.4 ページ: 4907

    • DOI

      10.1038/srep04907

    • 査読あり
  • [雑誌論文] バイオイメージングと光ピンセットを用いた微小管系モータータンパク質の協同的活性化に関する解析2014

    • 著者名/発表者名
      古田 健也,鳥澤 嵩征,豊島 陽子
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 86 ページ: 184-191

  • [学会発表] 細胞質ダイニンの自己阻害と協同的な活性化2014

    • 著者名/発表者名
      古田 健也,鳥澤 嵩征,古田 茜,市川 宗厳,斎藤 慧,大岩 和弘,小嶋 寛明,豊島 陽子
    • 学会等名
      生体運動合同班会議
    • 発表場所
      千葉大学,千葉県千葉市
    • 年月日
      20140112-20140112
  • [学会発表] Self-regulation of cytoplasmic dynein2013

    • 著者名/発表者名
      古田 健也
    • 学会等名
      Dynein 2013 International Workshop
    • 発表場所
      神戸ファッション美術館,兵庫県神戸市
    • 年月日
      20131101-20131101
    • 招待講演
  • [学会発表] モータータンパク質集合体の自己組織化を操る2013

    • 著者名/発表者名
      古田 健也
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第51回年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館,京都府京都市
    • 年月日
      20131029-20131029
  • [学会発表] Self-regulation of cytoplasmic dynein2013

    • 著者名/発表者名
      古田 健也, 鳥澤 嵩征, 古田 茜, 市川 宗厳, 斎藤 慧, 大岩 和弘, 小嶋 寛明, 豊島 陽子
    • 学会等名
      2013 ASCB Annual Meeting
    • 発表場所
      New Orleans Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, LA, USA
    • 年月日
      2013-12-17

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公開日: 2015-05-28  

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