生物分子モーターにおける自由エネルギー変種と制御の理論

• Project/Area Number: 11156216
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 関本 謙 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (00179342)
• Project Period (FY): 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1999: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 分子モーター / エネルギー変換 / 制御 / ゆらぎ / カルノー / 開放系 / タンパク質 / Stochastic energetics

Research Abstract

タンパク質分子モーターにおける自由エネルギー変換と制御のメカニズムを、その立体構造に即して、サブタンパクレベルで明らかにすることを目的とした。
1)利用可能な加水分解エネルギーのうち、エントロピー由来の部分がタンパク質内のアロステリックな相互作用を介して仕事に変換される機構を明らかにするため、微視的尺度での開放系のエネルギー論を構築し、論文を投稿した(文献1)。
2)加水分解反応、コンフォーメーション変化、及びフィラメント(アクチンまたは微小管)との着脱が互いにタイミングを制御するメカニズムを解明するため、ERATO柳田プロジェクトの人々と連絡をとり、討論を始め、揺らぎによるコンフォーメーション変化が結合力の変化に連動するモデルを提案し、検討中である。
3)揺らぐ系のエネルギー変換過程では熱力学のカルノー機関のような巨視性(熱力学極限)を前提とした議論が使えない。とりわけ、制御に関する仕事の考慮が必要で、その検討を分子レベルのカルノー機関を構築して行った(文献2)。
4)揺らぎのエネルギー論からみた分子モーターに関して、生物物理学会総説を執筆(文献3)
文献1.T.Shibata and K.sekimoto, "nergetics of Open Systems and Chemical Potential From Micro-Dynamics Viewpoints"Journal of Physical Society of Japan に投稿中。
文献2.K.Sekimoto, F.Takagi, and T.Hondou,"Carnot's Cycle Revisited: Irreversibility and Cost of Operations" Physical Review E に投稿中。
文献3.関本謙 "揺らぐ世界のエネルギー論と分子モーター" 「生物物理}39巻4号(1999年)pp.229-234.

Research Products

• [Publications] 関本 謙: "揺らぐ世界のエネルギー論と分子モーター"生物物理学会誌. 39・4. 229-234 (1999)