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https://hdl.handle.net/20.500.14094/0100499302
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2026-06-13
16:54 集計
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0100499302 (fulltext)
pdf
6.59 MB
74
メタデータ
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メタデータID
0100499302
アクセス権
open access
出版タイプ
Version of Record
タイトル
Structural analysis of a motor with increased mechanical output reveals new transitions in kinesin microtubule motility
著者
Shibata, Satoki ; Wang, Matthew Y. ; Imasaki, Tsuyoshi ; Shigematsu, Hideki ; Ugarte La Torre, Diego ; Wei, Yuanyuan ; Jobichen, Chacko ; Hagio, Hajime ; Sivaraman, J. ; Sugita, Yuji ; Endow, Sharyn A. ; Nitta, Ryo
著者名
Shibata, Satoki
著者名
Wang, Matthew Y.
著者ID
A2313
研究者ID
1000060631661
ORCID
0000-0001-5462-1820
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=9838ec4cfdfa0741520e17560c007669
著者名
Imasaki, Tsuyoshi
今崎, 剛
イマサキ, ツヨシ
所属機関名
医学研究科
著者名
Shigematsu, Hideki
著者名
Ugarte La Torre, Diego
著者名
Wei, Yuanyuan
著者名
Jobichen, Chacko
著者名
Hagio, Hajime
著者名
Sivaraman, J.
著者名
Sugita, Yuji
著者名
Endow, Sharyn A.
著者ID
A2204
研究者ID
1000040345038
ORCID
0000-0002-6537-9272
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=e49397e67a18e847520e17560c007669
著者名
Nitta, Ryo
仁田, 亮
ニッタ, リョウ
所属機関名
医学研究科
言語
English (英語)
収録物名
Scientific Reports
巻(号)
16(1)
ページ
487
出版者
Nature Portfolio
刊行日
2026-01-05
公開日
2026-01-14
抄録
Kinesin motors use ATP to produce force in cells, yet the conformational changes that generate force remain uncertain. Here, we report structural and mechanistic insights into a minus-end-directed kinesin-14 that exhibits increased mechanical output – the variant motor binds microtubules more tightly and moves with faster velocity than wild type. High-resolution structures, together with molecular dynamics simulations, reveal previously unobserved transitions in the nucleotide hydrolysis cycle. ADP release, triggered by microtubule binding, is coupled to twisting of the central β-sheet and stabilization of the stalk prior to the power stroke. ATP binding induces stalk fluctuations and a swing of the neck mimic, an element analogous to the kinesin-1 neck linker, resembling neck linker docking in plus-end-directed kinesins. The power stroke, characterized by a large stalk rotation, is followed by motor detachment from microtubules. The subsequent recovery stroke occurs while the motor is bound to ADP and free Pi, accompanied by β-strand-to-loop transitions, or β-sheet melting, implying that β-sheet refolding facilitates Pi release. The observed twisting and melting identify the central β-sheet as the long-sought elastic element or spring required for motor force production. The transitions we observe in kinesin-14 may also apply to other kinesins – this remains to be tested.
キーワード
Motor force production
Power stroke fluctuations
Neck mimic docking
ADP + free Pi state
Beta-sheet distortion
Motor spring-like element
カテゴリ
医学研究科
学術雑誌論文
権利
© The Author(s) 2026
This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License, which permits any non-commercial use, sharing, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if you modified the licensed material. You do not have permission under this licence to share adapted material derived from this article or parts of it. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder.
関連情報
DOI
https://doi.org/10.1038/s41598-025-28573-7
PMID
41491787
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資源タイプ
journal article
eISSN
2045-2322
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助成情報
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100001691
助成機関名
独立行政法人日本学術振興会
Japan Society for the Promotion of Science
研究課題番号
22K06809
研究課題名
クライオ電子顕微鏡解析による転写メディエーター複合体の転写制御機構の解明
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100001691
助成機関名
独立行政法人日本学術振興会
Japan Society for the Promotion of Science
研究課題番号
22H02795
研究課題名
細胞の極性を担う非中心体性微小管ネットワーク形成機構
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100001691
助成機関名
独立行政法人日本学術振興会
Japan Society for the Promotion of Science
研究課題番号
21H05254
研究課題名
クロススケール細胞内分子構造動態解析が解明する細胞骨格ネットワーク構築とその破綻
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/100009619
助成機関名
国立研究開発法人日本医療研究開発機構
Japan Agency for Medical Research and Development
研究課題番号
JP21gm1610003
研究課題名
革新的化合物探索・合成手法による新規抗菌アジュバントの創出
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/100009619
助成機関名
国立研究開発法人日本医療研究開発機構
Japan Agency for Medical Research and Development
研究課題番号
JP21gm0810013
研究課題名
心筋メカノバイオロジー機構の解明による心不全治療法の開発
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100002241
助成機関名
国立研究開発法人科学技術振興機構
Japan Science and Technology Agency
研究課題番号
JPMJFR214K
研究課題名
微小管を軸とした細胞極性形成機構の解明
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100002241
助成機関名
国立研究開発法人科学技術振興機構
Japan Science and Technology Agency
研究課題番号
JPMJMS2024
研究課題名
臓器連関の包括的理解に基づく認知症関連疾患の克服に向けて
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/100007449
助成機関名
Takeda Science Foundation
助成機関名
Mochida Memorial Foundation for Medical and Pharmaceutical Research
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/100008732
助成機関名
Uehara Memorial Foundation
助成機関名
Bristol-Myers Squibb
助成機関識別子
http://isni.org/isni/0000000449042383
助成機関名
Hyogo Science and Technology Association
助成機関名
Ministry of Education National University of Singapore
研究課題番号
R154-000-A72-114
研究課題名
AcRF Tier-1
助成機関名
National Institutes of Health
研究課題番号
NICHD 1R21HD105034-01A1
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/100016017
助成機関名
Duke-NUS Medical School
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