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ATP合成酵素(VoV1またはFoF1)は、水溶性のV1（またはF1）モーター（ATP合成/分解）と膜内在性のVo（またはFo）モーター（膜内外のプロトン透過/輸送）の2つのモーターが共通の回転棒で連結されている。そのため、これら2つのモーターは独立には回転できず、必ず連動して機能を産み出す。つまり、ATP加水分解の素過程（ATP結合・分解・解離など）とプロトン輸送の素過程（プロトンの結合・分子内移動・解離など）は、それぞれ必ず対応付けられる。その対応付けに、モーター間の駆動力の伝達に分子内弾性が寄与しているか否かを、1分子観察で明らかにすることが本研究の目的である。F1は、V1と高い構造類似性を持ち、かつ詳細な回転メカニズムが分かっているため、その分子内の回転棒の弾性を変化させ、その回転運動への影響を調べた。
回転棒の中央部分（回転棒を包み込む円筒状のサブユニットと接触していない）に、ランダムコイルを形成するアミノ酸配列（自由連結鎖）を導入したF1変異体を作製した。この変異体の回転棒は、野生型と比べ、回転及び曲げ弾性率が低いはずである。
回転運動は、回転棒上部に、１）（負荷状態）プラスチックの2個連結ビーズ（直径280 nm）をつけて、または２）（無負荷状態）金微小ビーズ（直径40 nm）をつけて、それぞれのビーズを光学顕微鏡下で高速撮影することで調べた。回転棒は、2本のαヘリックスで構成されている。1本のαヘリックスだけに自由連結鎖を導入した場合、回転速度は野生型と比較して、負荷状態で～75％、無負荷状態で～100％であった。また、2本のαヘリックスともに自由連結鎖を導入した場合、回転速度は野生型と比較して、負荷状態、無負荷状態でそれぞれ30～40％であった。
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