2020 Fiscal Year Annual Research Report
High-speed AFM study on functional modulation of kinesin caused by structural defects of mictoruble
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18H01837
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高速原子間力顕微鏡 / 力学特性マッピング / キネシン / 微小管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
I. 高速力学特性マッピング法の開発
”in-line-force-curve”を拡張し、高速AFMによる表面構造イメージング中と同時にタンパク質の弾性率と凝着力のナノスケール分布をマッピングできる高速フォースボリュームモードを開発した。これにより、高速力マッピング法を開発し、1フレーム(30 × 30 pixels)あたり3秒以下で表面硬さや接着力、散逸力等の機械特性分布をマッピングできるようになった。また、機械特性を定量解析するためのソフトウェアも開発し、適切な接触力学モデルを採用したング率、凝着力や散逸エネルギーの定量評価が可能になった。これを用いて、微小管の機械特性分布を定量評価し、AFM探針により微小管に局所欠陥を生成したとき、欠陥周囲の弾性率が低下していることが明らかになった。また、この手法を生細胞にも応用し、蛍光標識されたCOS7細胞をTIRF顕微鏡で観察しながらAFM探針を細胞表面にアプローチして、細胞表面の微細構造を可視化しながら、細胞表面の機械特性分布をイメージングすることにも成功した。
II. チューブリンダイマー欠陥周辺におけるキネシンの滑走運動計測
前年度までに高速AFM探針で単一欠陥を形成し、キネシンの滑走を観察したところ、多くの場合欠陥部位で運動を停止し微小管から解離することを明らかにした。その際に、キネシンが解離する位置は欠陥近傍より少し離れた位置で解離する事が多かったことから、欠陥周辺の微小管機械特性の変化がキネシンとの親和性を変調している可能性が示唆された。現在、上述の高速力学マッピング法を利用して、キネシンの解離位置と欠陥周辺の微小管の機械特性分布との相関を調査している。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Structural insights into the mechanism of rhodopsin phosphodiesterase2020
Author(s)
Tatsuya Ikuta, Wataru Shihoya, Masahiro Sugiura, Kazuho Yoshida, Masahito Watari, Takaya Tokano, Keitaro Yamashita, Kota Katayama, Satoshi P. Tsunoda, Takayuki Uchihashi, Hideki Kandori and Osamu Nureki
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Journal Title
Nature Communications_
Volume: 11
Pages: 5605
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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