| 研究課題/領域番号 |
26440082
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
足立 健吾 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60370128)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | トルク測定 / 磁気ピンセット / 回転分子モーター / ポテンシャルエネルギー / 燐酸解離 |
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| 研究実績の概要 |
F1-ATPaseの回転ポテンシャルエネルギー（内部エネルギー）の測定を進めていたが、この分子のモーター機能における化学-力学共役のスキームに関して我々の主張と矛盾する結果が他から報告されたため、その検証実験を最優先して進めてきた。燐酸の解離のタイミングについてはこのモーターにおいて未だ議論の余地があった。回転ポテンシャルエネルギーの決定においても直接観察できないヌクレオチド化学状態は回転モデルに基づいて解釈する必要があり、確立していない化学-力学共役のスキームに頼るのは信頼性に関わる大きな問題であった。それ故にモデルの完成を優先して燐酸解離の検証をおこなった。
加水分解が遅いATPアナログであるATPγSを用いて回転観察を行ったところ、分解生成物であるチオ燐酸の解離は燐酸に比べて遅くなることが分かった。そのチオ燐酸の解離ついて調べたところ320度にはチオ燐酸の解離が確認できなかった。加水分解が起こる200度での（チオ）燐酸の解離を示唆する結果となった。また、野生型F1において加水分解が起こる角度を蛍光性ATPアナログを用いて検証したところ、これまでの提唱通りに200度で起こっていることが確認できた。
好熱菌由来のF1の化学-力学共役スキームについてようやく見通しがつき、これまで通り我々のモデルを主張できることが分かった。また、今回の検証実験において未解決の高速反応を観察することもできた。他種モデルにおける矛盾解決の一助となる可能性がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ヌクレオチドの化学状態は蛍光性ヌクレオチドの偏光・デフォーカス蛍光イメージングから直接観察するのだが、加水分解反応や燐酸解離の化学反応はそれら1分子観察からでは同定できない。直接観察することができないヌクレオチドの化学状態は回転モデルに基づいて解釈する必要がある。そのために、化学-力学共役スキームの完成が本研究課題にとっては重要であり、検証実験を最優先でおこなう必要があった。思った以上に時間を要してしまったがモデルについてはほぼ見通しがつきつつあり、今後は回転のポテンシャルエネルギーの決定に戻る予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
回転ポテンシャルエネルギーの測定のための主要な実験系の改良はすでに初年度において完了している。結合ヌクレオチドが１個だけでなく２個の時のポテンシャルを決定して行く。蛍光性ヌクレオチドの濃度を上げないといけないので、背景が明るくなり測定がさらに困難になるが、ある程度の濃度までは可能であることを実証済みである。今回の燐酸解離の検証でその性質を知ることができたチオ燐酸を燐酸アナログとして利用し燐酸結合状態のポテンシャル測定に役立てる予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本来の研究課題である回転ポテンシャルエネルギーの決定のための実験ではなく、当初予定していなかった化学-力学共役スキームの追究を急遽おこなう必要があったため、計画していた予算の使用が予定通りに進まなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は本来の研究課題に戻って回転ポテンシャルエネルギーの決定に取り組む予定なので繰越分も含め予定通りに執行する計画である。
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