生きものの力学物性を支配する非平衡統計力学

• 研究課題/領域番号: 20684018
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 水野 大介 九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (30452741)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2010年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2009年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2008年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
• キーワード: 非平衡 / 力学物性 / マイクロレオロジー / 力学知覚 / バイオレオロジー / 非平衡系 / 細胞骨格 / 光ピンセット / 非平衡生命科学 / モーターたんぱく質 / メカノセンシング

研究概要

生きている細胞を培養しつつ、active/passiveマイクロレオロジー計測を遂行できる計測システムを開発した。生きている細胞は周囲環境の力学的な性質を調べることで、自らの振る舞いを決定している(力学知覚および力学適応)が、そのメカニズムは不明であった。本研究では開発したシステムを用いて生きている細胞の力生成と非平衡力学を同時に計測することで、その物理的メカニズムを初めて明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Non-Gaussian athermal fluctuations in active gels (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Toyota, D.A.Head, C.F.Schmidt, D.Mizuno
  • 雑誌名: Soft Matter 7 ページ: 3234-3239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Gaussian athermal fluctuations in active gels (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Toyota, D.A.Head, C.F.Schmidt, D.Mizuno
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 7 ページ: 3234-3239
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞の力学知覚の物理メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野大介、中益朗子
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 ページ: 14-17
  • NAID: 10027414721
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞骨格の非平衡揺らぎと力学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 66 ページ: 276-280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-local fluctuation correlations in active gels (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Head, D.Mizuno
  • 雑誌名: Physical Review E 81 ページ: 41910-41910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlocal fluctuation correlations in active gels (2010)
  • 著者名/発表者名: David Head, Daisuke Mizuno
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 81 ページ: 41910-41910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscoelastic response of a model endothelial glycocalyx (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Nienhuis, D.Mizuno, J.A.E.Spaan, C.F.Schmidt.
  • 雑誌名: Physical Biology 6 ページ: 25014-25014
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution probing of cellular force transmission (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Mizuno, R.G.Bacabac, C.Tardin, D.Head, C.F.Schmidt
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102 ページ: 168102-168102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscoelastic response of a model endothelial glycocalyx (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Nienhuis, D.Mizuno, J.A.E.Spaan, C.F.Schmidt
  • 雑誌名: Physical Biology 巻: 6 ページ: 25014-25014
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution probing of cellular force transmission (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Mizuno, R.G.Bacabac, C.Tardin, D.Head, C.F.Schmidt
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 102 ページ: 168102-168102
  • 査読あり
• [雑誌論文] High resolution Probing of cellular force transmission (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Mizuno, R. G. Bacabac, C. T ardin, D. Head, C. F. Schmidt
  • 雑誌名: Physical Review Letters (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscoelastic response of a model endothelial glycocalyx (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Nienhuis, D. Mizuno, J. A. E. Spaan, and C. F. Schmidt
  • 雑誌名: Physical Biology (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active and Passive Microrheology in equilibrium and non-equilibrium systems (2008)
  • 著者名/発表者名: D.Mizuno, D.A.Head, F.C.MacKintosh, C.F.Schmidt
  • 雑誌名: Macromolecules 41 ページ: 7194-7202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microrheology of hyaluronan solutions : implications for the endothelial glycocalyx (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Nijenhuis, D.Mizuno, C.F.Schmidt, H.Vink, J.A.E.Spaan
  • 雑誌名: Biomacromolecules 9(9) ページ: 2390-2398
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞骨格の非平衡力学特性と細胞の力学知覚の物理メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 第3回定量生物学会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(招待・口頭)
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] 細胞内部の混雑状態と力学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: Peijuan Zhang, 中益朗子, 水野大介
  • 学会等名: 2011春物理学会
  • 発表場所: 新潟(ポスター)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 細胞骨格の外力誘起力学異方性のマイクロレオロジー観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中益朗子, Peijuan Zhang, 池辺詠美, 木下英, 安藤祥司, David Head, 水野大介
  • 学会等名: 2011春物理学会
  • 発表場所: 新潟(ポスター)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 非平衡ゲルの非熱的揺らぎの非ガウス性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊田聖啓, David Head, Peijuan Zhang, Schmidt CF, 水野大介
  • 学会等名: 2011春物理学会
  • 発表場所: 新潟(ポスター)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Non-Gaussian athermal fluctuations in active gels (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Mizuno
  • 学会等名: Mechanics and Growth of Tissues From Development to Cancer
  • 発表場所: Dresden, Germany(poster)
  • 年月日: 2011-03-23
• [学会発表] レーザーインターフェロメトリーによる 細胞(骨格)の非平衡力学特性計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: (社)レーザー学会 第31回年次大会
  • 発表場所: 電気通信大学、東京(招待・口頭)
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] レーザーインターフェロメトリーによる細胞(骨格)の非平衡力学特性計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: (社)レーザー学会 第31回年次大会
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] 非平衡揺らぎを通して考える細胞の力学知覚の物理メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 非平衡ソフトマター
  • 発表場所: 東京大学 本郷(口頭)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] 細胞骨格の非平衡力学特性と細胞の力学知覚の物理メカニズム (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 第3回 定量生物学会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2010-11-27
• [学会発表] 中間径フィラメント細胞骨格の外力誘起異方性のマイクロレオロジー観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 京都大学基礎物理学研究所研・非平衡系の物理-非平衡ゆらぎと集団挙動
  • 発表場所: 京都(ポスター)
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 細胞骨格の非平衡力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: レオロジー討論会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)(口頭)
  • 年月日: 2010-10-06
• [学会発表] 細胞の非平衡力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: レオロジー討論会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)(口頭)
  • 年月日: 2010-10-06
• [学会発表] 細胞骨格ネットワークの非平衡力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 第59回高分子討論会特定テーマ バイオの視点からのゲル科学の新展開
  • 発表場所: 北海道大学(招待・口頭)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 細胞骨格ネットワークの非平衡力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 第59回高分子討論会特定テーマバイオの視点からのゲル科学の新展開
  • 発表場所: 北海道大学高等教育機能開発総合センター
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Shear induced mechanics and active fluctuations in cytoskeletal network (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Toyota, Hayato Sakamoto, Peijuan Zhang, D.Head, Daisuke Mizuno
  • 学会等名: 5th Pacific Rim Conference on Rheology PRCR2010
  • 発表場所: 北海道大学(oral)
  • 年月日: 2010-08-06
• [学会発表] Exploring physical calibration mechanism for cellular mechano-sensing (2010)
  • 著者名/発表者名: Akiko Nakamasu, R.G.Bacabac, Christoph Schmidt, Daisuke Mizuno
  • 学会等名: PRCR2010
  • 発表場所: 北海道大学(poster)
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Exploring the physical calibration mechanism for cellular mechano-sensing (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Mizuno
  • 学会等名: SPIE : Optical Trapping and Optical Micromanipulation
  • 発表場所: (Sandiego Convention center)Sandiego, USA(招待・口頭)
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] Exploring the physical calibration mechanism for cellular mechano-sensing (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Mizuno, R.G.Bacabac, C.Tardin, D.Head, C.F.Schmidt
  • 学会等名: SPIE : Optical Trapping and Optical Micromanipulation
  • 発表場所: Sandiego
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] 物理学会若手奨励賞受賞記念講演「生き物の非平衡力学物性」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 岡山大学津島キャンパス
  • 発表場所: (口頭・招待)
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 生き物の非平衡力学物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 物理学会若手奨励賞受賞記念講演
  • 発表場所: 岡山大学 津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 特定領域 非平衡ソフトマター 公開シンポジウム「細胞の非平衡揺らぎと力学変換過程」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 京都大学桂キャンパス
  • 発表場所: 京都(口頭・招待)
  • 年月日: 2009-11-20
• [学会発表] International workshop on dynamic cross-effect in softly condensed matter「Probing molecular force generations and transmission in active materials」 (2009)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Mizuno
  • 発表場所: 国立情報学研究所 東京(口頭・招待)
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] 非平衡(アクチン・ミオシン) ゲルのマイクロレオロジー (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田聖啓, 山本直樹, 木村康之, 水野大介
  • 学会等名: 物理学会 九州支部会
  • 発表場所: 宮崎大学 宮崎(口頭)
• [学会発表] vimentinネットワークのマイクロレオロジー (2009)
  • 著者名/発表者名: 木下英、池辺詠美、木村康之、水野大介
  • 学会等名: 物理学会 九州支部会
  • 発表場所: 宮崎大学 宮崎(口頭)
• [学会発表] 細胞骨格のマイクロレオロジー (2009)
  • 著者名/発表者名: 木下英, 木村康之, 水野大介
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 熊本大学 熊本(ポスター)
• [学会発表] 生きた細胞骨格の非平衡揺らぎ (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田聖啓, 木下英, 山本直樹, 坂本隼人, 木村康之, C.F.Schmidt, 水野大介
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 熊本大学 熊本(ポスター)
• [学会発表] 特定領域 非平衡ソフトマター (2009)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 第4回領域研究会「生き物の非平衡揺らぎと力学物性」
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] High-Resolution Measurements of Cellular Contractile Forces Florian Schlosser, Florian Rehfeldt (2009)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Mizuno
  • 学会等名: Christoph Schmidt2009 ドイツ物理学会
  • 発表場所: Dresden Germany
• [学会発表] Microrheology of hyaluronan solutions : implications for the endothelial glycocalyx (2009)
  • 著者名/発表者名: Nadja Nijenhuis, Daisuke Mizuno, Christoph F.Schmidt, Hans Vink, Jos A.E.Spaan
  • 学会等名: 2009ドイツ物理学会
  • 発表場所: Dresden Germany(口頭)
• [学会発表] 生きた細胞骨格の非平衡揺らぎ (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田聖啓, 木下英, 坂本隼人, 木村康之, Scmidt C.F., 水野大介
  • 学会等名: H21物理学会
  • 発表場所: 立教大学 東京(口頭)
• [学会発表] 細胞牽引力の力学変換過程 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水野大介, R.G.Bacabac, C.Tardin, D.A.Head, C.F.Schmidt
  • 学会等名: H21物理学会
  • 発表場所: 立教大学 東京(口頭)
• [学会発表] Microrheology of the pericellular matrix (2009)
  • 著者名/発表者名: Nadja Nijenhuis, Daisuke Mizuno, Jos A.E.Spaan, Christoph F.Schmidt
  • 学会等名: 2009 American Biophysical Society
  • 発表場所: Washington D.C., USA(ポスター)
• [学会発表] 生きた細胞(骨格)の非平衡動力学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 物理学会2008秋年次大会
  • 発表場所: 盛岡大学
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Nonequilibrium mechanics and stress-fluctuation in the motor-activated cytoskeletons (2008)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Mizuno
  • 学会等名: The XVth International Congress on Rheology
  • 発表場所: Monterey, California
  • 年月日: 2008-08-04
• [学会発表] 細胞牽引力の力学変換過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: 物理学会2009春年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2008-03-30
• [学会発表] 応力の存在下におけるマイクロレオロジー (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本隼人、水野大介、木村康之
  • 学会等名: H20物理学会九州支部会
  • 発表場所: 福岡工業大学 福岡(口頭)
• [学会発表] 細胞骨格の非平衡揺らぎ (2008)
  • 著者名/発表者名: 木下英, 豊田聖啓, 山本直樹, 坂本隼人, 水野大介, 木村康之
  • 学会等名: H20物理学会九州支部会
  • 発表場所: 福岡工業大学 福岡(口頭)
• [学会発表] 生きた細胞(骨格)の非平衡動力学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野大介
  • 学会等名: H20物理学会
  • 発表場所: 岩手大学 岩手(口頭・招待)
• [学会発表] 応力の存在下における粘弾性測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本隼人, 木村康之, 水野大介, 市川正敏
  • 学会等名: H20物理学会
  • 発表場所: 岩手大学 岩手(口頭)
• [学会発表] Nonequilibrium mechanics and stress-fluctuation in the motor-activated cytoskeletons (2008)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, Daisuke, Tardin, Catherine, Head, David, MacKintosh, Fred, Schmidt, Christoph
  • 学会等名: The XVth International Congress on Rheology
  • 発表場所: California, USA
• [図書] Such as Light, Pressure and Gravity(Cell Mechanochemistry. Biological Systems and Factors Inducing Mechanical Stress)Chapter 2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Rommel G.Bacabac, Daisuke Mizuno, Gijsje H.Koenderink
  • 出版者: Transworld Research Network
• [図書] Cell Mechanochemistry. Biological Systems and Factors Inducing Mechanical Stress, Such as Light, Pressure and Gravity, Chapter 2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Rommel G.Bacabac, Daisuke Mizuno, Gijsje H.Koenderink
  • 出版者: Transworld Research Network,
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://sleipnir.sci.kyushu-u.ac.jp/mizuno/index.html
• [備考]
  • URL: http://sleipnir.sci.kyushu-u.ac.jp/mizuno/index.html
• [備考]
  • URL: http://sleipnir.sci.kyushu-u.ac.jp/mizuno/index.html