2018 Fiscal Year Annual Research Report
Single Molecule Motion Analysis of Biomolecular Motor Kinesin in an Active Fluctuation Environment
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15K05248
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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) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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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 Annual Research Achievements |
生命は、多数の生体分子機械がエネルギーを消費しながら働く本質的に非平衡な系である。個々の分子機械の仕組みは明らかになりつつあるが、普遍的な法則の理解には至っていない。我々はこれまで、微小管の上を歩きながら荷物を運ぶ生体分子モーターであるキネシンの運動や力生成を計測し、ゆらぎが機能に関わっていることを明らかにしてきた。一方で、細胞という環境では細胞を形作る細胞骨格自体も熱ゆらぎとは別に"非平衡ゆらぎ"を自ら創りだしていることが明らかになった。そこで本研究では、そのようなアクティブにゆらいだ環境が分子モーターの運動に積極的な寄与を与えているのではないかと着目し、その影響を直接観察・操作することで、生体内における非平衡ゆらぎの意味とその普遍的な法則の理解を目指している。
昨年度までに、キネシンに人工的にアクティブにゆらぐ外力を与えてキネシンの運動変化を観察し、理論的にも考察した。本年度は、発展的な計画としていた、生きた細胞の内部でのキネシン運動の直接計測を目指し、混雑した環境である細胞内部でも光トラップを可能とする計測プローブの改良を行った。新しい計測プローブを構築し、電子顕微鏡を用いて構造も確かめ、in vitroの条件で光トラップを行い、キネシンの運動計測が出来ることも確かめた。しかし、実際に生きた細胞内への導入にはさまざまな困難があり、研究期間内での成功までは至らなかった。
また、微小な外部ゆらぎを与えた際の応答の実験結果および数値計算・理論解析の論文に、さらなる理論的考察を加えて再投稿を行い、Physical Review Letters誌に掲載された。
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