モータータンパク質の連続運動性（processivity）・力・移動距離（working distance）

🧠 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）の機能は、1歩の大きさだけでなく、解離までに何歩進むか・どの負荷まで動けるかで定量する。

運動を表す三つの尺度

1ステップで行う力学的仕事は $W=Fd$ で見積もれる。これは単分子力学と同じpN・nmの尺度であり、$1\ \mathrm{pN,nm}=10^{-21}\ \mathrm J$ である。

連続運動性を決める要因

デューティー比duty ratioデューティー比（duty ratio）duty ratio（デューティー比）は、1周期のうちモーターが線維へ強く結合している時間の割合である。二量体キネシンkinesinキネシン（kinesin）kinesin（キネシン）では、片方の頭部が結合している間に他方が前へ移るため、線維から外れにくい。

flowchart TD
  A["一方の頭部が微小管へ結合"] --> B["ATP依存的に他方の頭部が前進"]
  B --> C["前方の頭部が結合"]
  C --> D["後方の頭部が解離"]
  D --> A

一方、筋ミオシンIIは低いデューティー比duty ratioデューティー比（duty ratio）duty ratio（デューティー比）をもち、1分子では解離しやすい。多数の分子が並列に働くことで、常に一部がアクチンへ結合して張力を維持する。これはモーターの種類に応じた機能設計であり、低い連続運動性processivity連続運動性（processivity）processivity（連続運動性）は機能不全ではない。

負荷と運動速度

逆向き負荷が増えるほど前進確率と速度は低下し、失速力stall force失速力（stall force）stall force（失速力）で平均速度が0になる。さらに大きな負荷では後退retraction後退（retraction）retraction（後退）が起こりうる。この負荷依存性は、筋全体の力–速度関係へ階層的につながる。

まとめ

• ステップ長step sizeステップ長（step size）step size（ステップ長）・連続運動性processivity連続運動性（processivity）processivity（連続運動性）・失速力stall force失速力（stall force）stall force（失速力）は、分子モーターの異なる性能を表す。
• 高い連続運動性processivity連続運動性（processivity）processivity（連続運動性）には、デューティー比duty ratioデューティー比（duty ratio）duty ratio（デューティー比）と複数頭部の協調が重要である。
• 筋ミオシンIIは多数分子の協働に適した低デューティー比duty ratioデューティー比（duty ratio）duty ratio（デューティー比）モーターである。