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2014 年度 実績報告書

F1/V1-ATPaseの回転機構の比較による回転分子モーターの作動原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25840053
研究機関中央大学

研究代表者

上野 博史  中央大学, 理工学部, 助教 (10546592)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード分子モーター / 1分子計測
研究実績の概要

本年度はE.hirae由来のV-ATPase全体(EhVoV1)の回転特性を明らかにするために、EhVoV1の1分子回転計測系の構築を行った。構築した計測系を用いて可溶化状態における1分子回転計測を行ったところ、面白いことに粘性の高い回転プローブを用いた場合ではEhVoV1はEhV1よりも速く回転し、そのトルクはEhV1の倍と見積もられた。この結果はEhVoV1では回転子・固定子間の相互作用がセカンドストークにより安定化されていることを示唆している。しかしながら、EhVoV1のトルクの値(23±10 pNnm)は他種のF-ATPaseやV-ATPase(30-40 pNnm)と比べると明らかに低く、この低いトルク(低いエネルギー変換効率)で生理的条件下のようなナトリウム駆動力を形成できるのかという疑問が残る。さらに驚くべきことに、ATP飽和・ナトリウム飽和の条件で、粘性がほぼ無視できる金微粒子(直径40 nm)を回転プローブに用いて実験を行ったところ、EhVoV1はEhV1よりも遅く回転した。これはVo内の相互作用やナトリウム輸送・解離が回転を妨げていることを示唆している。さらに本年度はEV1の化学力学共役を明らかにするため、EhV1の触媒サブユニットに1つだけ変異(F425E変異、ATP結合およびその他の加水分解の素過程がどちらも遅くなる)を導入したハイブリッド分子の回転計測を行った。その結果、EhV1ではATPの結合角度を0°とした時、240°でもう一つの反応素過程(ATP の開裂、ADP解離、Pi解離のいずれかもしくは複数)が起こることが示された。現在は蛍光ATPの結合・解離と回転の1分子同時計測を行っておりADP解離の角度の同定を進めている。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Rotational mechanism of Enterococcus hirae V1-ATPase by crystal-structure and single-molecule analyses2015

    • 著者名/発表者名
      Iino R, Ueno H, Minagawa Y, Suzuki K, Murata T
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology

      巻: 31 ページ: 49-56

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2015.02.013

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Torque generation of Enterococcus hirae V-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      Ueno H, Minagawa Y, Hara M, Rahman S, Yamato I, Muneyuki E, Noji H, Murata T, Iino R
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: 289 ページ: 31212-31223

    • DOI

      10.1074/jbc.M114.598177

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular structure and rotary dynamics of Enterococcus hirae V₁-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      Iino R, Minagawa Y, Ueno H, Hara M, Murata T
    • 雑誌名

      IUBMB Life

      巻: 66 ページ: 624-630

    • DOI

      10.1002/iub.1311

    • 査読あり
  • [学会発表] 腸内連鎖球菌由来のV-ATPaseの1分子回転計測2015

    • 著者名/発表者名
      上野博史、皆川慶嘉、宗行英朗、野地博行、村田武士、飯野亮太
    • 学会等名
      分子研研究会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2015-04-20 – 2015-04-21
  • [学会発表] ナトリウムを輸送するV-ATPaseの1分子回転観察2014

    • 著者名/発表者名
      上野博史
    • 学会等名
      第6回膜輸送体研究会
    • 発表場所
      ニュー富良野ホテル
    • 年月日
      2014-12-26 – 2014-12-28
  • [学会発表] Rotor-Stator Interactions in V1 and Vo from Enterococcus hirae V-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      上野博史、皆川慶嘉、原舞雪、山登一郎、野地博行、村田武士、飯野亮太、宗行英朗
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] The role of amino acid residues located at the catalytic site in the rotation of Enterococcus hirae V1-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      皆川慶嘉、上野博史、原舞雪、野地博行、村田武士、飯野亮太
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Interactions between Rotor and Stator in Enterococcus hirae V-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      Ueno H, Minagawa Y, Hara M, Noji H, Murata T, Iino R, Muneyuki E
    • 学会等名
      Tokyo ATPase Workshop
    • 発表場所
      東京大学弥生キャンパス武田ホール
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-03
  • [学会発表] Basic properties of rotary dynamics of the molecular motor Enterococcus hirae V1-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      Minagawa Y, Ueno H, Hara M, Noji H, Murata T, Iino R
    • 学会等名
      Tokyo ATPase Workshop
    • 発表場所
      東京大学弥生キャンパス武田ホール
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-03
  • [図書] FoF1モーター 「DOJIN BIOSCIENCE SERIES 17 1分子生物学」2014

    • 著者名/発表者名
      上野博史, 鳥谷部祥一, 宗行英朗
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      化学同人

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公開日: 2016-06-01  

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