| 研究領域 | 発動分子科学：エネルギー変換が拓く自律的機能の設計 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05427
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
前多 裕介 九州大学, 理学研究院, 准教授 (30557210)
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| 研究分担者 |
鳥谷部 祥一 東北大学, 工学研究科, 教授 (40453675)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
124,150千円 (直接経費: 95,500千円、間接経費: 28,650千円)
2022年度: 23,270千円 (直接経費: 17,900千円、間接経費: 5,370千円)
2021年度: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)
2020年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
2019年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
2018年度: 33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円)
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| キーワード | 非平衡物理学 / 分子モーター / アクティブマター / バクテリア / エネルギー論 / ゆらぎと応答 / 秩序形成 / 集団運動 / 非平衡統計力学 / 回転分子モーター / 非平衡ゆらぎ / エネルギー変換 / ソフトマター / 生体分子モーター / 揺動散逸定理の破れ / 人工細胞 / 非平衡現象 / べん毛モーター / アクトミオシン / 非平衡揺らぎ / 揺らぎと応答 / 揺らぎ / トポロジカル欠陥 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、生体分子モーターのように自律的に運動する物質群（発動分子）の物理的理解を目的とし、実験および理論的研究を行なった。生体内の発動分子であるタンパク質分子モーターが集団となって力を発揮し、細胞内の配置決めや外部環境と相互作用しながら自律的運動を実現するメカニズムを解明した。さらに、細胞内のエネルギー工場とも呼ばれる回転分子モーターのF1-ATPaseが無駄なエネルギー消費を避ける機構を明らかにした．この整流機構は発動分子が高いパフォーマンスを実現しながらもその制御のコストを抑えるという巧みな戦略となっている。これらの成果は、物理的理解に基づく発動分子の設計指針を与えるものである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アクティブマターの群れ運動の制御や人工細胞の自律的運動の理解を通じ、分子の群れを操る基本的なルールが明らかになったことで、生体分子モーターの化学エネルギーで動作する革新的デバイスの開発につながるものと期待できる。さらに、一分子レベルにおいても、回転分子モータータンパク質が無駄なエネルギー消費を避ける機構を有することを初めて明らかにした。この結果は、生体分子モーターが単にエネルギー変換を効率的に行うだけでなく、エネルギーの漏れを抑えていることを意味する。以上の成果より、一分子から分子集団まで、高いパフォーマンスと優れたエネルギー変換効率を示す人工発動分子の設計原理が与えられるものと期待できる。
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