モータータンパク質の構造と種類

🧠 モータータンパク質motor protein モータータンパク質（motor protein）motor protein（モータータンパク質） は、ATP加水分解を構造変化 conformational change 構造変化（conformational change） conformational change（構造変化） へ結び付け、細胞骨格に沿った方向性のある運動と力を生む分子機械 molecular machine 分子機械（molecular machine） molecular machine（分子機械） である。

共通する機能構造

モータータンパク質motor protein モータータンパク質（motor protein）motor protein（モータータンパク質） は、ATPase、細胞骨格結合、積荷cargo 積荷（cargo）cargo（積荷） や別サブユニットとの結合を担う構造要素をもつ。ただしミオシン・キネシンkinesin キネシン（kinesin）kinesin（キネシン） とAAA⁺型ダイニン dynein ダイニン（dynein） dynein（ダイニン） ではドメイン配置と力発生機構が大きく異なる。タンパク質の立体構造 three-dimensional structure (conformation)立体構造（three-dimensional structure (conformation)） three-dimensional structure (conformation)（立体構造）がヌクレオチド状態に応じて変わることで、結合・力発生・解離が順序立て sequencing (task ordering) 順序立て（sequencing (task ordering)） sequencing (task ordering)（順序立て） て進む。^{1 2}

ATPの自由エネルギー free energy 自由エネルギー（free energy） free energy（自由エネルギー） がすべて仕事になるわけではなく、一部は熱として散逸 dissipate 散逸（dissipate） dissipate（散逸） する。

三つの主要ファミリー

「＋端へ進む」はATPが線維を押すためではなく、線維の極性、モーター構造、補助因子によって決まる。表は代表的方向であり、逆方向のミオシンやキネシン kinesin キネシン（kinesin） kinesin（キネシン） など例外もある。¹

化学周期から一方向運動へ

flowchart TD
  A["ATP結合・加水分解"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='motor domain'>モータードメイン</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='conformational change'>構造変化</span>"]
  B --> C["細胞骨格への<span class='jp-term jp-term-diagram' title='binding affinity'>結合親和性</span>が変化"]
  C --> D["力発生または前方へのステップ"]
  D --> E["生成物放出・次周期へ"]

1分子がどれだけ連続して進めるかは連続運動性processivity 連続運動性（processivity）processivity（連続運動性） と失速力 stall force失速力（stall force） stall force（失速力）、筋ミオシンの詳細な化学力学結合 chemomechanical coupling 化学力学結合（chemomechanical coupling） chemomechanical coupling（化学力学結合） はクロスブリッジ周期cross-bridge cycleクロスブリッジ周期（cross-bridge cycle）cross-bridge cycle（クロスブリッジ周期）で扱う。

まとめ

• ATP依存的な構造変化 conformational change 構造変化（conformational change） conformational change（構造変化） が、線維への結合と力発生を周期化する。
• ミオシンは主にアクチン、キネシンkinesin キネシン（kinesin）kinesin（キネシン） とダイニン dynein ダイニン（dynein） dynein（ダイニン） は微小管をレール rail レール（rail） rail（レール） として使う。
• 運動方向は細胞骨格の極性とモーター構造によって決まる。