2023 Fiscal Year Annual Research Report
バイオ人工筋肉の制御分子パーツの開発とマイクロロボットへの実装
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21H01288
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
平塚 祐一 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10431818)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 高洋 岐阜大学, 工学部, 教授 (20402216)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 人工筋肉 / 生体分子モーター / モータータンパク質 / タンパク質工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、分子レベルから構築される光造形可能なバイオ人工筋肉に、新たに制御分子パーツを設計・導入することにより、印刷・外部操作可能なマイクロロボットを実現することである。最近我々は生体の分子モータを遺伝子工学的に改造することにより、光照射により水溶液中の特定の部位に人工筋肉を造形させることに成功した。この人工筋肉を利用して大きさ数ミリメートルの機械構造を駆動させることに成功しており、マイクロロボットの3次元光造形の可能性を開いた。しかし、これらのデバイスは光照射後の一回の収縮のみで実用化には遠かった。動力源である生体分子モータを光や電気といった人工的な信号で制御するのは困難であったため、制御系は未開拓だった。本研究では、生体分子モータの運動と光信号のインターフェースとなる分子パーツ群を遺伝子工学的に設計・ 構築することにより、光造形可能で且つ光操作可能な人工筋肉を構築し、生体分子で駆動するマイクロロボットの開発を本格化する。 本年度は、昨年度までに作成した植物の光屈性に関与するタンパク質(光センサー部位:LOV2)と分子モーターを融合させた運動制御可能な人工キネシンの解析と再設計を行った。再設計にはタンパク質構造予測技術であるAlphaFoldを利用し効率の良い設計方法も同時に模索した。分子構造を最適化することにより最終的に青色光照射により分子モーターの活性をスイッチできる人工キネシンの作成に成功させた。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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