さっそく、下図をもとに微小管上を動くキネシンと、ＡＴＰ・ＡＤＰの関係を見ていきましょう。



①キネシンは、微小管としっかり結合しています。（上図Ａ）
　この時、キネシンとＡＴＰもしっかり結合しています。

②次にキネシンが微小管から足を上げたように離れます。（上図Ｂ）
　この時、ＡＴＰからリン酸基（Ｐｉ）が１個放出され、同時に水分子１個が
　くっつきます（加水分解）。
　この加水分解で得られるエネルギーを使って、キネシンの構造がロボットのように大きく組
　変わり微小管から離れます。

③キネシンは、微小管上をふらふらとし、次の一歩の場所を探します。（上図Ｃ）
　この時、リン酸基が完全に放出されて、ＡＴＰはＡＤＰへ変化
　しています。

④キネシンは、再度微小管にくっつく（次の１歩を踏む）最終準備に入ります。（上図Ｄ）
　この時、キネシンがADPと結合した状態から、ADPが離れ一時的に何もない状態になりま
　す。（図ではφと表されています）
　その後、ATPと結合してサイクルの最初に戻り、キネシンと微小管は
　強く結合します。


この③～④の段階（次の一歩を踏み出す状態）をもう少し細かく見てみましょう。

キネシンは、微小管線路に乗っている時だけ、輸送の仕事をします。線路に乗っていない時は、無駄な足踏みをしてエネルギーの無駄遣いをしないようになっています。
具体的には、ＡＤＰを放出して、ＡＤＰ・ＡＴＰ変換が起こらないように、ＡＤＰを繋ぎ止めています。ＡＤＰはマグネシウム（Ｍｇ）と、その周辺に結合した水分子の強いネットワークでしっかりと守られています（上図左、Mg-water cap）。その他にも２重の化学反応の鍵を作り、ＡＤＰを繋ぎ止めています。

そしてキネシンの先端が微小管との接続点を見つけたら、微小管とキネシンが電気的なプラス・マイナスで引き寄せれます。この時、キネシンにある２重の化学反応の鎖が外れ、ＡＤＰを守っていたマグネシウムと水のネットワークが放出され、ついにＡＤＰ→ＡＴＰ変換が起こり、微小管と強く結合します。

非常に小さなモータタンパク質：キネシンが、このような仕組みをもとに微小管上を、まるで人が荷物を運ぶように動いていることに驚きでした。この動く時に必要なエネルギーも、この間の「なんでや劇場」でもよく出てくるＡＴＰ・ＡＤＰの変換から生まれているんですね。

近代科学が作りだした様々な技術をはるかに超えた仕組みを、３０億年以上前に作り出している。生物史の深さに改めて感動です。

参考：続「運び屋」キネシンの動くしくみ 2009.1.15
図等も上記からお借りしました。