2014 Fiscal Year Annual Research Report
一分子生理学を超えて : 生体分子機械を力で優しく働かせる
Project/Area Number |
21000011
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Principal Investigator |
木下 一彦 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30124366)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石渡 信一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10130866)
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Keywords | 一分子観察・操作 / 磁気ピンセット / F1-ATPase / ATP合成酵素 / イオンチャネル / Reverse gyrase / 収縮環 / 紡錘体 |
Outline of Annual Research Achievements |
たんぱく質一分子でできた回転モーター(F1-ATPase)の出す回転力を、回転角の関数として求めた。回転子に磁気ビーズを付け、磁気ピンセットで弱い力で回してやると、ビーズの向きの磁場からのずれからF1の出す力が分かる。エネルギー変換の仕組みの基本を解明できた。また、回転子部分には、回転力発生に必須なアミノ酸残基は1つもないことも示せた。回転子としての機能は、大体の形だけが決めることになる。さらに、ATP合成酵素(F1はその一部)に付き、ATP駆動のプロトンポンプ活性を調べた。プロトン/ATP比を、初めて実験的に求めることができた。 電位で開閉するイオンチャネルの、手動開閉に成功した。チャネルの電位センサー部分にハンドルを導入し、手動操作で引っ張ったところ、通常より数十mV低い膜電位の下でもチャネルが開いた。ただし極めて難しい実験で、必要な張力など定量的研究に進めるには、手法のさらなる改良が必要である。 DNAの二重螺旋をさらにきつく巻く酵素(Reverse gyrase)の働きを、初めて一分子観察した。磁気ピンセットによりほどき気味にしてやると、さっと(従来の見積りより二桁速く)巻き上げる。助けるつもりできつく巻くと、今度は巻きすぎを検知して巻き戻す。わずかにきつく巻いた状態を保つことにより、DNAを保護すると思われる。作動機構のモデルを提出した。 細胞分裂時に細胞をくびり切る、収縮環の再構成に成功した。細胞状のカプセルの中にたった3種類の要素(アクチン、ミオシン、アクチン束化因子)を封入するだけで、赤道部分にリング構造が自動的にできあがる。ミオシン濃度を上げると、このリングは自発的に収縮する。また、細胞分裂時の染色体を分配する装置である紡錘体において、染色体運搬に関わる分子モーターを同定した。さらに、Forminによるアクチン重合の単位ステップも検出できた。
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Research Products
(65 results)
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[Journal Article] Cardiac thin filament regulation and the Frank-Starling mechanism2014
Author(s)
Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Inoue, T. Shintani, S., Oyama, K., Terui, T. Minamisawa, S., Ishiwata, S., and Fukuda, N.
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Journal Title
J. Physiol. Sci.
Volume: 64
Pages: 221-232
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sarcomere length nanometry in rat neonatal cardiomyocytes expressed with α-actinin-AcGFP in Z-discs2014
Author(s)
Shintani, S., Oyama, K., Kobirumaki, F., Shimozawa, F., Ohki, T., Ishiwata, S., and Fukuda, N.
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Journal Title
J. Gen. Physiol.
Volume: 143
Pages: 513-524
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Micromechanics of the vertebrate meiotic spindle examined by stretching along the pole-to-pole axis2014
Author(s)
Takagi, J., Itabashi, T., Suzuki, K., Shimamoto, Y., Kapoor, TM., and Ishiwata S.
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Journal Title
Biophys. J.
Volume: 106
Pages: 735-740
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A nanoparticle-based ratiometric and self-calibrated fluorescent thermometer for single living cells2013
Author(s)
Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S., and Suzuki M.
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 8
Pages: 198-206
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Using micromanipulation to analyze control of vertebrate meiotic spindle size2013
Author(s)
Takagi, J., Itabashi, T., Suzuki, K., Kapoor, T.M., Shimamoto, Y., and Ishiwata, S.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 5
Pages: 44-50
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 温度勾配によって誘起されるHeLa細胞のブレブ形成2015
Author(s)
大山廣太郎, 新井智実, 井阪智, 関口卓, 伊藤秀城, 瀬戸裕介, 宮崎牧人, 板橋岳志, 大木高志, 鈴木団, 石渡信一
Organizer
2015年生体運動合同班会議
Place of Presentation
東京・学習院大学
Year and Date
2015-01-07 – 2015-01-09
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[Presentation] Imaging how protein machines work2013
Author(s)
Kazuhiko Kinosita, Jr. (invited)
Organizer
Singapore Polytechnic Waseda University & Inaugural Joint Biomedical Symposium 2013
Place of Presentation
Singapore Polytechnic, Singapore
Year and Date
2013-12-10
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