生物の証である「動き」と「反応」から生物学的単位の作動機構を理解することを目指し、顕微鏡観察や生化学をもとにした定量的な生物学を行っている。

肉眼では見えないナノメートルサイズの酵素が働く様子をまるで見てきたかのように明確に理解することが本研究室の目標です。生体内のエネルギー通貨と呼ばれるATPを使って働くタンパク質群に着目し、どの部分が構造変化し、いつ化学反応が起こり、どうやって機能につなげるのかを分子内構造のレベルで解明していきます。分光器による溶液測定等の生化学実験と光学顕微鏡による1分子観察を軸に、遺伝子操作やマイクロデバイスも駆使します。細胞レベルでの運動については、繊毛運動を三次元で計測し、気管からの異物微粒子の排出機構を検証しています。

1. モータータンパク質F₁-ATPaseの回転を駆動する構造変化の1分子観察

   ATP合成酵素の一部分であるF1-ATPaseの1分子回転・構造変化観察を通じて、中心軸の回転駆動メカニズムを詳細まで突き詰める。

2. マウス気管繊毛運動による粘液繊毛輸送メカニズムの解明

   哺乳類の気管には無数の繊毛が生えており、それらが協調して運動することにより気管内腔にある粘液の液流を形成し、異物を排出する機能が備わっている。この機能は繊毛の状態や周囲の溶液環境などによって変化する。繊毛運動の変化による液流形成の変化を調べる。また細胞内の物質や環境の変化による繊毛運動の変化を捉えることも目標としている。

3. タンパク質の3次元構造変化・機能マッピング

   酵素の改変により構造変化がどのように変化するのか、また反応素過程にともなう2次構造レベルでの構造変化の発生メカニズムを明らかにしていく。

4. マイクロチャンバーを用いた、少数個タンパク質からのリン酸解離検出

   数十フェムトリットルのチャンバーが並んだdroplet chamber arrayを用いて1分子酵素のリン酸放出活性をデジタル計測する。

1. 准教授 政池 知子 MASAIKE Tomoko