| 研究課題/領域番号 |
19K03765
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 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 | 金沢大学 |
|---|
研究代表者 |
Mikhailov Alex.S 金沢大学, ナノ生命科学研究所, リサーチ・プロフェッサー (00817364)
|
|---|
| 研究分担者 |
北畑 裕之 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (20378532)
好村 滋行 東京都立大学, 理学研究科, 客員教授 (90234715)
小谷野 由紀 東北大学, 理学研究科, JSPS特別研究員(PD) (50849643)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | enzymes / colloids / glasses / nonequilibrium / transport / nonequilibrium transport |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
Because of conformational changes accompanying their catalytic turnover cycles, single enzymes can propel themselves in the solution, as if they could swim. Furthermore, cyclic conformational activity strongly influences collective dynamics of dense molecular colloids of enzymes: in its absence they behave as glasses, but become fluidized when the activity is switched on. While there are excellent experiments, these phenomena remain poorly understood. Hence, theoretical investigations of enzymes as active nanoscale matter are planned.
|
| 研究成果の概要 |
本研究計画の遂行はCOVID-19の感染拡大に影響された。研究代表者はベルリンと金沢を拠点としており、自由に渡航できなくなった。しかし研究はほぼ予定通り進行し、酵素の活発な内部運動による流体力学的効果を解明した。まず、簡略化したダンベルモデルの解析により、触媒活性を持つ酵素の溶液における拡散の促進を正確に推定できた。また、酵素と周囲流体の運動量交換に基づく分子ダンス現象を提案し、その理論を構築した。これにより、酵素1分子に対する拡散増強効果を説明した。さらに、触媒活性を持つ酵素の濃厚溶液のガラス的性質を数値的に調べ、変形を伴う酵素活性がコロイドガラスの効果的な流動化をもたらすことを実証した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
The project has led to a theoretical explanation for a family of experimental observations for diffusion enhancement in solutions of catalytically active enzymes. The obtained results are essential for the deeper understanding of reaction and diffusion processes in the living cells.
|
