| 研究課題/領域番号 |
21K06073
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43030:機能生物化学関連
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
寺原 直矢 中央大学, 理工学部, 助教 (40554738)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 生体分子モーター / 一分子計測 / イオンチャネル / 生体エネルギー / 生物分子モーター / 1分子計測 / 分子モーター / 生物物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
べん毛モーターは、プロトンまたはナトリウムイオンの細胞内外の濃度差および膜電位によって決定される電気化学ポテンシャル差をトルクに変換する。1回転あたり26回のステップ状変位が観測されているが、回転速度が非常に速い上、10分子程度 の固定子が同時にモーターに組み込まれているため、固定子1個が寄与するエネルギー変換の素過程を捉えるのが大変困難である。本研究では、生理条件下で「イオンの流れをトルクに変換する」一連の反応サイクルが遅い固定子によって駆動するモーターの入出力を解析することで、べん毛モーターのエネルギー変換メカニズムを明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
細菌べん毛モーターは、H+またはNa+の細胞内外の濃度差および膜電位によって決定される電気化学ポテンシャルを回転力に変換する。モーターは固定子と回転子から構成され、固定子内部にイオンが流れることでこれらの間で相互作用が生じ、回転力を発生する。その回転はステップ状に変位しており、固定子と回転子の相互作用素過程がステップとして反映されていると考えられる。そこで、生理条件下でゆっくり回るモーターの回転ステップを様々な条件下で解析し、イオンの流れと力の発生の関係性を調べた。その結果、イオン濃度差および膜電位、それぞれ個々の成分がモーターに与える影響に違いが見られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固定子がどのようにイオンの流れを回転力に変換しているのか不明である。本研究は、生理条件下で「イオンの流れをトルクに変換する」一連の反応サイクルが遅い固定子によって駆動するモーターの入出力を解析することで、べん毛モーターのエネルギー変換メカニズムを明らかにする手がかりとなる。さらに、これらの情報はべん毛モーター研究だけでなく、生物分子モーターの動作原理の解明の一端を担う重要な研究課題として位置づけられる。そして、それらの知見は人工的な分子マシンを構築する際に多くの知見をもたらすと期待される。
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