2014 Fiscal Year Annual Research Report
リニアモータータンパク質糖質加水分解酵素の１ナノメートルステップの１分子計測
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24370062
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
飯野 亮太 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (70403003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内橋 貴之 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (30326300)
五十嵐 圭日子 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (80345181)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 分子モーター / １分子計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶性セルロースにはいくつかの結晶形が存在する。自然界に存在するセルロースIαを超臨界アンモニアで処理するとセルロースIIIIに変化する。Cel7によるセルロースIIIIの分解速度はセルロースIαのそれに比べ5倍程度大きいことが報告されていた。この成果はセルロース分解の効率を改善する手法として注目されていたが、何故セルロースIIIIがセルロースIαよりも分解されやすいのかは明らかではなかった。本研究ではTrCel7Aの生化学計測、蛍光１分子計測、および高速AFMによる１分子計測を駆使し、セルロースIαとセルロースIIIIの加水分解反応のすべての素過程の速度パラメーターを求めて比較することで、その分解性の違いの原因を明らかにした。まず、セルロースIαおよびIIIIへの結合・解離のタイムコースから、セルロース単位長さ当たりの結合速度定数（kon）、および解離速度定数（koff）を計測した。興味深いことに、konの分布には等間隔ずつ離れた複数のピークがみられた。高速AFMと蛍光でセルロースを同時観察した結果、複数のピークはセルロース微結晶の束の数に対応していることが明らかとなった。また、微結晶1本の太さはセルロースIα、IIIIともに20 nm程度でほぼ同じであった。微結晶1本に対応する最も小さいピークを比較すると、セルロースIαとIIIIでkonに大きな違いはみられなかった。またkoffの測定ではセルロースIα、IIIIともに、遅い解離と速い解離の2成分が観察された。遅い成分はセルロース上を運動・分解してからの解離（koffP）、速い成分は運動・分解を伴わない解離（koffNP）に相当する。セルロースIαとIIIIでkoffPとkoffNPの値や、運動・分解後の解離の割合（約50％）に大きな違いはみられないことが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Single-molecule imaging analysis of elementary reaction steps of Trichoderma reesei cellobiohydrolase I (Cel7A) hydrolyzing crystalline cellulose Iα and IIII2014
Author(s)
Shibafuji Y, Nakamura A, Uchihashi T, Sugimoto N, Fukuda S, Watanabe H, Samejima M, Ando T, Noji H, Koivula A, Igarashi K, Iino R
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 289
Pages: 14056-14065
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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