ナノスプリングで測る神経疾患タンパク質の力学異常~分子の力を可視化する新技術~

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2025-10-07 東京大学,情報通信研究機構,大阪大学

Web要約 の発言:
東京大学物性研究所の研究チームは、ナノスプリングを用いて神経疾患関連タンパク質の力学特性を可視化する新技術を開発した。ばね状のナノ構造体を利用し、単一分子が発生させる極微小な力を高感度に計測。ALSなど神経変性疾患に関与するタンパク質が正常状態と異なる機械的性質を示すことを発見した。この方法は、従来困難だった分子レベルでの力学異常の検出を可能にし、病態理解や創薬ターゲット探索に役立つと期待される。

ナノスプリングで測る神経疾患タンパク質の力学異常~分子の力を可視化する新技術~
DNAを材料にしたナノスプリングを引っ張るモータータンパク質キネシン・KIF1A

<関連情報>

プログラム可能なDNAオリガミナノスプリングを用いたキネシン3モーターKIF1Aの失速力測定 Stall force measurement of the kinesin-3 motor KIF1A using a programmable DNA origami nanospring

Nobumichi Takamatsu,Hiroko Furumoto,Takayuki Ariga,Mitsuhiro Iwaki,Kumiko Hayashi
eLife  Published:October 7, 2025
DOI:https://doi.org/10.7554/eLife.108477.1

Abstract

DNA origami technology is a method for designing and constructing nanoscale structures using DNA, and it is being applied across various fields. This technology was advanced by developing the nanospring (NS), a fluorescently visible molecular spring that quantifies forces through its extension and has been used to measure myosin-generated forces. This study aims to measure the force exerted by the kinesin-3 motor protein KIF1A, mutations of which cause KIF1A-associated neurological disorder (KAND) and are associated with reduced force and motility. Unlike kinesin-1, KIF1A detaches easily under perpendicular loads, which can occur in optical tweezers experiments. By applying force parallel to the microtubule using the NS, we were able to precisely measure the stall force even for KAND mutants, for which such measurements are typically challenging. This result highlights the potential of the NS as a new tool for force spectroscopy in biophysics.

生物化学工学
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