三木 正雄(みき まさお) 1946829日生

 

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職 名:教授

  講座:生物応用化学

  電話:0776-27-8786 FAX: 0776-27-8747

  E-mail: masao@acbio2.acbio.fukui-u.ac.jp

   

講義科目:共通教育:バイオの世界

学部 生化学II, 蛋白質機能論

     大学院博士前期課程:生化学特論、生物化学ゼミナールII 

     大学院博士後期課程:生体運動機構論

 

略 歴:

              1971年 京都大学理学部物理学科卒業

              1973年 名古屋大学大学院理学研究科修士課程物理学専攻修了

              1976年 名古屋大学大学院理学研究科博士課程物理学専攻修了

              1976年 日本学術振興会奨励研究員

              1979年 フランス、CNRS Centre de Biophysique Moleculaire 博士研究員

              1982年 三菱化成生命科学研究所特別研究員

              1985年 オーストラリア シドニー大学解剖学教室研究員

              1992年 福井大学工学部助教授

              1998年 福井大学工学部教授

学 位: 理学博士(名古屋大学)1977

専門分野:生物物理、生化学

所属学会:生物物理学会

主な研究テーマ:生体分子モーター、生体分子スイッチ、蛍光測定法による蛋白質の構造と機能との関連


 

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研究助成(過去5年間)

1998 - 1999: 文部省科学研究費 基盤研究C (2) 

ナノ秒時間分割蛍光エネルギー移動測定による筋タンパクの動的性質研究

 

1998 - 2000: 文部省科学研究費 重点研究 (A) &  特定領域研究A): 生物分子モーター(研究代表者:須藤和夫(東京大学大学院総合文化研究科教授))

蛍光エネルギー移動測定による分子モーターミオシンのエネルギー変換機構の研究

 

1999 - 2004: 科学技術庁&文部科学省 振興調整費:アクチンフィラメントの構造と解析による筋収縮・調節機構の解明 (研究代表者:前田雄一郎 (理化学研究所、播磨研究所主任研究員))

        時間分割蛍光エネルギー移動測定及び蛍光偏光測定による蛋白質相互作用の研究

 

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主な論文:

 

Interaction of maleimidobenzoyl actin with myosin subfragment 1 and tropomyosin-troponin. 

      Miki, M. and Hozumi, T. (1991)

      Biochemistry 30, 5625-5630.

 

Detection of conformational changes in actin by fluorescence resonance energy transfer between Tyrosine-69 and Cysteine-374. 

      Miki, M. (1991)

      Biochemistry 30, 10878-10884.

 

Removing the two C-terminal residues of actin affects the filament structure.

      O'Donoghue, S., Miki, M., and dos Remedios, C. (1992)

      Arch. Biochem. Biophys. 293, 110-116.

 

Structure of actin observed by fluorescence resonance energy transfer spectroscopy. 

      Miki, M., O'Donoghue, S. , and dos Remedios, C. (1992)

      J. Muscle Res. Cell Motil. 13, 132-145.

 

The mechanism of inhibition of the actin-activated myosin Mg-ATPase by calponin.

      Miki, M., Walsh, K. P., and Hartshorne, D. J. (1992)

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 187, 867-871

 

Kinetics of Structural Changes of Reconstituted Skeletal Muscle Thin Filaments Observed by Fluorescence Resonance Energy Transfer

      Miki, M. and Iio, T. (1993)

      J. Biol. Chem. 268, 7101-7106

 

Domain motion in Actin Observed by Fluorescence Resonance Energy Transfer

      Miki, M. and Kouyama, T. (1994)

      Biochemistry  33, 10171-10177

 

Domain motion in Actin: Determination of Interdomain Distance Distributions by Time-Resolved Fluorescence Energy Transfer

      Miki, M., and Kouyama, T. (1995)

      Biophys J. 68, 330s

 

Maleimidobenzoyl Actin: Its Biochemical Properties with Heavy Meromyosin and In Vitro Motility.

      Hozumi, T., Miki, M., & Higashi-Fujime, S. (1996)

      J. Biochem. 119, 151-156

 

Interhead Distances in Myosin Attached to F-actin Estimated by Fluorescence Energy Transfer Spectroscopy.

Ishiwata, S., Miki, M., Shin, I., Funatsu, T., Yasuda, K., and dos Remedios, C.

Biophys. J. 73, 895-904 (1997)

 

Ca2+-induced distance change between points on actin and troponin in skeletal muscle thin filaments estimated by fluorescence energy transfer spectroscopy.

Miki, M., Kobayashi, T., Kimura, H., Hagiwara, A., Hai, H., and Maéda, Y.

J. Biochem. 123, 324-331 (1998)

 

Fluorescence resonance energy transfer between points on tropomyosin and actin in skeletal muscle thin filaments: Does tropomyosin move?

Miki, M., Miura, T., Sano, K., Kimura, H., Kondo, H., Ishida, H., and Maéda, Y.

J. Biochem. 123, 1104-1111 (1998)

 

Conformational changes of the troponin-tropomyosin complex on F-actin observed by fluorescence resonance energy transfer measurements.

   Hai, H., Miura, T., Kobayashi, T., Maéda, Y., and Miki, M.

   J. Fluorescence (2000) 10, 193-201

 

Ca2+- and S1-Induced Conformational Changes of Reconstituted Skeletal Muscle Thin Filaments Observed by Fluorescence Energy Transfer Spectroscopy: Structural Evidence for Three States of Thin Filament.

Hai, H., Sano, K., Maeda, K., Maéda Y., and Miki, M.

J. Biochem. 131, 407-418 (2002)

 

Ca2+- and S1-Induced Movement of Troponin T on Reconstituted Skeletal Muscle Thin Filaments Observed by Fluorescence Energy Transfer Spectroscopy.

Kimura, C., Maeda, K., Maéda, Y., and Miki, M.

J. Biochem. (2002) 132 93-102

 

Ca2+- and S1-Induced Movement of Troponin T on Mutant Thin Filaments Reconstituted with Functionally Deficient Mutant Tropomyosin

Kimura, C., Maeda, K., Hai, H., and Miki, M.

J. Biochem. (2002) 132, 345 - 352

 

 

著書

 

生物工学実験書 改訂版 

7.4.4       生体高分子の立体構造解析 p.468-473

社団法人 日本生物工学会編 培風館 2002年発行

 

Structural changes between regulatory proteins and actin: A regulation model by tropomyosin-troponin based on FRET measurements.

Miki, M.

Results and Problems in Cell Differentiation 36, 191-203, D. D. Thomas and C. G. dos Remedios (Eds.): Molecular Interactions of Actin, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2002

 

生物物理ハンドブック

6.11       アクチンの構造と機能

朝倉書店 (2003年出版予定)

 

 



研究内容の説明:

 

 当初、筋肉の収縮蛋白質として研究されたアクチンとミオシンは、真核生物の細胞運動全般に深くかかわっていることが分かってきた。アクチンとミオシンは、今では、極微少でかつエネルギー効率の極めてすぐれた分子モーターとして研究されている。

 私達は、この分子モーターの動く仕組み、及びそれがどう制御されているかを解明するために、

 (1) まず、その測定方法としては、主に蛍光測定という光学的手法を用いている。アクチンやミオシン、及びそれらモーター蛋白質を制御するトロポミオシンやトロポニンの特異的な部位を蛍光色素でラベルし、そこから出てくる蛍光を測定することにより、これら蛋白質の機能と構造との相関を調べている。

(2) この蛍光測定においては、蛋白質の特定の位置に蛍光色素を導入する必要がある。通常の化学修飾だけでなく、遺伝子工学で蛋白質を改変することで目的の位置の化学反応性を高めることにより、任意の望む場所に蛍光色素を導入している。

 これら最近の研究により、いくつかの知見を得、筋収縮の制御機構について従来のステリックブロッキング説(図1)にとってかわる新しいモデル(図2)を提出した。

 本研究室で研究を進めていくには、1)基礎的な化学全般の素養、2)目的蛋白質を精製する生化学的手法、3)蛋白質を改変するための遺伝子工学的手法、4)蛍光測定及びその解析のための物理化学的手法、5)データ解析プログラミング等、生物化学工学において必要とされるほとんどすべての知識・技術が求められる。本研究室を志望した学生はこれらを遺漏無く習得し、生物・化学工学全般にわたっての活躍が期待される。

 今後は、基礎研究だけでなく、蛋白質機能に関する知見を基に応用的な研究も進めていくつもりである。例えばマイクロマシンの開発、あるいは蛋白質は極めてすぐれた生体材料でもあるので、新素材への応用という面からも進めたい。

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

図1 ステリックブロッキング説:カルシウムイオンが無い時、トロポミオシンはアクチン上のミオシン結合部位をブロックして、ミオシンとアクチンが相互作用できなくする。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

図2.新しい制御モデル: カルシウムイオンが無い時、TnIはアクチンのouterdomainに結合し、結果的にトロポミオシンとアクチンのouterdomainをクロスリンクする。2つのとなりあったトロポニンIによって囲まれたアクチン分子は不活性になる。(Kimura, C., Maeda, K., Maéda, Y., and Miki, M.  J. Biochem. (2002) 132 93-102)

 

 

研究室のメンバー(2003/6/26撮影)

 

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前列左から:木邑智恵子(博士研究員)、三木正雄(教授)、佐久間紹子 (M1)

2列目左から:任華 (M2)、中村明博 (B4)、鈴木貴之 (B4)

3列目左から:崎山慶太 (M1)、志鷹裕司 (D2)、松浦圭益 (M2)、小田洋士 (M1)

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研究室での実験風景

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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研究室の主要機器

 

(1)蛍光寿命測定装置

 

 

装置の概要    時間相関単一光子計測法による蛍光寿命や蛍光偏光解消度の測定。

キーワード    蛍光寿命、蛍光偏光解消度

装置の型       英国IBH社製 5000U

設置場所       工学部1号館1号棟2階 BI-208

主な仕様       1)光源:水素ガス封入フラッシュランプ、紫外LED(発光ダイオード), 青色 LED, 及び、紫LD

                    2)励起側、蛍光側にモノクロメーター

                    3100ピコ秒時間分解能

                    4)モーター駆動偏光子による蛍光偏光度自動測定可能

                    5)減衰解析ソフトウエア:4成分までのデコンボルーション解析、異方性、グローバルデータセット、エネルギー移動モデル、及び寿命分布。

 

(2)ストップフロー吸光蛍光分光計(Sx.18MV

 

 

 

 

 

 

 

装置の概要    ラピッドミキシングによる2液混合後のミリ秒の反応を追跡できる。

キーワード    反応速度、蛍光、タンパク構造変化

装置の型       英国アプライドフォトフィジック社製 SX.18MV

設置場所       工学部1号館1号棟2階 BI-208

主な仕様       1150W キセノンアークランプ光源

                    2200-850 nmの回折格子

                    3)吸光用、蛍光用のフォトマル装備

                    4)蛍光偏光検出器により蛍光偏光度のストップトフロー測定可能

                    5)最低試料容量は1液 50 ml 以下

                    6) デッドタイムは1.3 ms 以下

 

(3)定常光励起蛍光測定装置

 

装置の概要 蛍光測定

キーワード 蛍光エネルギー測定、蛍光スペクトル

装置の型 パーキンエルマー

設置場所 工学部1号館1号棟2階 BI-208

 

 

 

 

 

 

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高校生(受験生)への一言:

 

ここ数十年の科学の進歩は目覚ましい。今迄別々の学問分野のものが、今や大きく重なって新しい学問分野ができている。一つの専門分野だけでなく、広い視野が必要である。その為にも、科学だけでなく、すぐれた文学や歴史作品もどんどん読んで、豊かな心を持つ人間になって欲しい。

 

研究室に望ましい学生:

 

物理や化学がきらいで、生物をやるというのではなく、物理や化学の基礎的なことを十分勉強し理解したうえでなおかつ生物機械の巧妙さに興味があり、実験に意欲のある学生が望ましい。実験は単に手足を動かすということではなく手足以上に頭を働かさなければならないので、体力も必要であるが、計画性、慎重さ、几帳面さ、それにねばりも必要である。トロポニンの発見者である江橋節郎先生は実験成功の重要3条件として、運、鈍、根をあげられた。

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科学技術振興調整費総合研究「アクチンフィラメントの構造と動態の解析による筋収縮・調節機構の解明」は中間期において成果をとう為に2001年11月1618日理化学研究所播磨研究所において、国内外から著明な研究者を招いてWorkshop “actin filaments, from structure to mechanism”を開催しました。その時の集合写真です。