人工的な疑似細胞内非平衡環境における並進型発動分子のエネルギー論
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion |
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| Project/Area Number |
19H05398
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
有賀 隆行 山口大学, 大学院医学系研究科, 准教授(特命) (30452262)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 生体分子モーター / エネルギー変換 / １分子計測・操作 / 非平衡物理学 / 生物物理 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、独自に開発した任意の外力を与えることの可能な1分子力学応答計測装置を用いて、細胞内部の環境を“人工的”にin vitroの系に構築する。並進型の発動分子であるキネシンの運動に伴うゆらぎと応答を、外部から人為的に与えたゆらぎと見分けながら計測し、その数理モデル解析を通じて、細胞内のような非熱的にゆらぎ、非常に混雑した環境下における並進型分子モーターのエネルギー論（エネルギーの入出力等）を、人工的な環境を用いて明らかにする。また、生体分子に限らず様々な並進型分子モーターの比較検討を通じて、「発動分子」一般がもつエネルギー変換機構の理解を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、独自に開発した任意の外力を与えることの可能な1分子力学応答計測装置を用いて、細胞内部の環境を“人工的”にin vitroの系に構築する。並進型の発動分子であるキネシンの運動に伴うゆらぎと応答を、外部から人為的に与えたゆらぎと見分けながら計測し、その数理モデル解析を通じて、細胞内のような非熱的にゆらぎ、非常に混雑した環境下における並進型分子モーターのエネルギー論（エネルギーの入出力等）を、人工的な環境を用いて明らかにする。また、生体分子に限らず様々な並進型分子モーターの比較検討を通じて、「発動分子」一般がもつエネルギー変換機構の理解を目指すものである。
昨年度までに、細胞内部環境を模したアクティブな（非熱的な）ゆらぎを光ピンセットにより1分子のキネシンに与える実験系を構築し、その運動様式の変化の計測を行った。さまざまな確率分布形状をもつ非熱的なゆらぎを外力として与えることで、キネシンの運動に変化が見て取れた。その結果は、数理モデルを用いたシミュレーションでも再現できた。これらの新しい成果は、生物物理学会、分子モーター討論会、および、Molecular Engineの国際会議にて招待講演として口頭発表を行った。本年度は上記の結果に理論的な解釈を加え、論文として纏めてプレプリントとして公開し、さらに原著論文として投稿を行った。現在、好意的なレフェリーレポートを受け取り、リバイス中となっている。
さらに、本研究の背景となるこれまでの成果と理論的基盤を解説した総説論文を、国内の生物物理学会誌と、国際誌であるBiophysical Reviews誌に筆頭かつ責任著者として発表した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
