| 研究課題/領域番号 |
19H01864
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
中山 洋平 東北大学, 工学研究科, 助教 (20757728)
|
|---|
| 研究分担者 |
中村 壮伸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10642324)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
|
|---|
| キーワード | 分子モーター / 非平衡熱力学 / 非平衡統計力学 / 生物物理 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
生体分子モーターF1-ATPaseが持っているとされる、内部散逸が極めて小さいという性質を、反応座標の選び方によらない手法で一分子実験を行うことで検討し直す。
これまでの研究で、F1-ATPaseが回転する際に生じる熱を議論するために使われてきた関係式は、どのような変数に着目するかに応じて結果が変わってしまう、という意味で物理的に妥当でないことがわかっている。
顕微鏡観察によってF1-ATPaseの運動を一分子レベルで測定するときに、着目している変数がどのような性質を持っているかは一般には明らかではないので、この問題を解決した関係式を用いて、F1-ATPaseの内部散逸の測定を行う。
|
| 研究成果の概要 |
生体分子モーターの一種であるF1-ATPaseは、アデノシン三リン酸(ATP)を消費して分子モーターとして動作するだけでなく、逆にATP合成酵素としても動作する。本研究では、この2つの動作が単なる互いの逆過程ではなく、大きく異なった性質を持つことを明らかにした。F1-ATPaseのエネルギー論を調べるために使われていた関係式の妥当性を考え直す、という着想がこの過程では鍵となった。また、2つの動作の間の非対称性を生み出しているメカニズムも解明することができた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
明らかになったメカニズムは、分子モーター・ATP合成酵素のどちらかとして動作している場合のみに働く制御機構とみなせる。ATPは細胞内のエネルギー通貨と呼ばれる分子であるため、その合成を担うF1-ATPaseの制御は精密になされていると期待できる。そのため、今回得られた成果は他の生体分子モーターや人工分子モーターに制御機構を実装する上での指針になる、という意義がある。
|
