高速偏光変調顕微鏡によるF1-ATPaseの構造変化と化学反応の同時観測

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22870028
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 政池 知子 学習院大学, 理学部, 助教 (60406882)
• 研究協力者: 西坂 崇之 学習院大学, 理学部物理学科, 教授 (40359112)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 構造変化 / 全反射型顕微鏡 / 1分子観察 / F1-ATPase

研究概要

1個の蛋白質を対象として、その構造変化と触媒反応の対応を明らかにするのが本研究の目的である。蛋白質F1-ATPaseに蛍光分子の目印を結合し、全反射型顕微鏡でその向きの変化を検出することにより構造変化を測定した。これまでの顕微鏡を改良することで、蛍光分子1個の向きの検出を角度分解能2度、時間分解能0.1秒にまで向上した。また、顕微鏡ステージに磁場を発生させる装置を組み合わせ、この酵素反応方向の違いによる構造変化経路の違いを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Coupling of chemical events and mechanical work in single F1-ATPase molecules revealed under the optical microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaike, Tomoko, Hasimoto, Yuh, Nishizaka, Takayuki
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 62 ページ: S58
  • URL: http://www.springer.com/biomed/human+physiology/journal/12576
• [雑誌論文] 「ATP加水分解蛋白質の映画撮影」生物物理学会誌300号記念若手研究者から「生物物理の未来に寄せて」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 雑誌名: 日本生物物理学会誌生物物理 巻: 52 ページ: 108-109
  • URL: http://dx.doi.org/10.2142/biophys.52.108
  • 査読あり
• [雑誌論文] A change in the radius of rotation of F1-ATPase indicates a tilting motion of the central shaft (2011)
  • 著者名/発表者名: 須河光弘、岡田薫、政池知子、西坂崇之
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 101 ページ: 2201-2206
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2011.09.016
• [雑誌論文] Simultaneous observation of chemomechanical coupling of a molecular motor (2011)
  • 著者名/発表者名: 西坂崇之、橋本優、政池知子
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology, Single Molecule Enzymology : Methods and Protocols 巻: 778 ページ: 259-271
  • URL: http://dx.doi.org/10.1007/978-1-61779-261-8_17
  • 査読あり
• [雑誌論文] タンパク質1分子とその中身を観察する顕微鏡技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西坂崇之、政池知子
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 45 ページ: 173-179
• [雑誌論文] F_1-ATPaseをモデルとした, 1分子構造変化検出による酵素機能発現の理解 (2010)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 雑誌名: トピックス新進気鋭シリーズ日本生物物理学会誌生物物理 巻: 50 ページ: 132-133
  • URL: http://dx.doi.org/10.2142/biophys.50.132
  • 査読あり
• [学会発表] 光学顕微鏡を用いた1分子観察により解明するF1-ATPaseの化学・力学反応の共役機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: 信州大学松本キャンパス
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] F1-ATPaseの一つの触媒サイトにおけるATP結合から切断までの中心軸の角度変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本優
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学第2エリア・2H棟101室
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] 光学顕微鏡を用いた蛋白質とオルガネラ1個の動きの観察-モーター蛋白F1-ATPaseと気管上皮繊毛をモデルとして- (2011)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 学会等名: 第37回日本生体エネルギー研究会, ICORP「ATP合成制御プロジェクト」合同シンポジウム
  • 発表場所: 京都産業大学・神山ホール大会議室
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] F1-ATPaseと繊毛軸糸をモデルとした、酵素とその集合体の動きの可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学・書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] ねじれた・軸を持つF1-ATPase変異体の高時間分解回転観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橋本優
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学・書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] F1-ATPaseの.の傾き変化およびss-ss間距離変化の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 須河光弘
  • 学会等名: 第36回日本生体エネルギー研究会,特定領域研究「革新的ナノバイオ」合同シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学・銀杏会館
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] F1-ATPaseに結合した蛍光ヌクレオチドを高時間分解能で画像化する (2010)
  • 著者名/発表者名: 橋本優
  • 学会等名: 第36回日本生体エネルギー研究会,特定領域研究「革新的ナノバイオ」合同シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学・銀杏会館
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] F1-ATPaseの構造変化とサブユニット間相互作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 学会等名: 第36回日本生体エネルギー研究会,特定領域研究「革新的ナノバイオ」合同シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学・銀杏会館
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] 光学顕微鏡で解き明かす分子モーターの作動原理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西坂崇之
  • 学会等名: 第36回日本生体エネルギー研究会,特定領域研究「革新的ナノバイオ」合同シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学・銀杏会館
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Imaging of rotary molecular motor F1-ATPase (2010)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 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] F1-ATPaseに結合した蛍光性ヌクレオチドを高時間分解能で画像化する (2010)
  • 著者名/発表者名: 橋本優
  • 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] Tilting of theγsubunit and conformational changes of theα_3ss_3 in F1-ATPase (2010)
  • 著者名/発表者名: 須河光弘
  • 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] 外力による中心軸回転中のF1-ATPaseの触媒サブユニットの構造変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 政池知子
  • 学会等名: 特定領域研究「膜超分子モーターの革新的ナノサイエンス」第5回班会議
  • 発表場所: 学習院大学・創立百周年記念会館
  • 年月日: 2010-06-24
• [図書] 酵素反応の1分子イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 西坂崇之、政池知子
  • 総ページ数: 72-75