葉緑体ATP合成酵素の酸化還元制御の分子機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440238
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 久堀 徹 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (40181094)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 賢右 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90049073)
• Keywords: 制御領域 / γサブユニット / ATP合成酵素 / 葉緑体 / 酸化還元 / εサブユニット

Research Abstract

本研究は、酵素1分子の活性制御を可視化する世界で初めての実験系と、葉緑体ATP合成酵素の制御機構を研究するための大腸菌を利用したモデル生体膜実験系を完成し、制御の分子機構を明らかにするを目的としている。
この目的を達成するために、本年度は以下のような研究をおこなった。
1.ATP合成酵素1分子回転観察系によって、制御領域を遺伝子的に導入したキメラ複合体におけるγサブユニットの回転観察を行い、制御が1分子レベルでの回転速度の制御であることを世界で初めて明らかにすることができた。この研究によって、制御領域が酸化状態にあって酵素活性が抑制されているときに、回転もそれに見合う程度抑制されること、および、抑制された状態でも活性がある状態と不活性な状態の間を行き来していることを明らかにした。すなわち、ここの分子は、時間平均として制御されていることが初めて明らかになった。
2.好熱菌F_0F_1の発現系を利用して、その□サブユニットに葉緑体F_1のスイッチ領域を導入し、反転膜小胞を用いた制御実験を行った。その結果、このようなキメラの実験系では、制御領域の機能が正常荷働くために、εサブユニットが重要な役割を果たしていることを明らかになった(論文投稿準備中)。
3.限界希釈系を用いた1分子レベルでの活性制御の観察を行うことを目指して、酵素一分子のキャピラリーへの固定方法、マイクロキャピラリーシステムの検討を行い、高感度紫外可視検出器を導入した。

Research Products

• [Publications] Bald, D., Noji, H., Yoshida, M., Hirono-hHara, Y., Hisabori, T.: "Redox Regulation of the Rotation of F_1-ATP Synthase"Journal of Biological Chemistry. 276(43). 39505-39507 (2001)