内的・外的要因を取り入れた生体分子モーター能動的自己組織化法の確立

• 研究課題/領域番号: 23681019
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 角五 彰 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10374224)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 27,950千円 (直接経費: 21,500千円、間接経費: 6,450千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2011年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
• キーワード: 生体分子モーター / 能動的自己組織化 / 螺旋構造 / 気液界面 / 伸展刺激 / 力学刺激 / 能動的集積法

研究概要

これまでに生体分子モーターを集積する方法として能動的自己組織化法を提案してきた。本研究では能動的自己組織化法における内的（構成要素の立体構造）および外的（境界条件や外部摂動）要因の役割について検討した。その結果１）生体分子モーターの螺旋構造によりリング状集積体の回転方向を制御可能であることを見出した、２）気液界面のようなエネルギー的に不安定な場では微小管が高密度に集積されることを見出した、３）伸展刺激などの外部摂動の印加により高次に秩序化された生体分子モーターの集積体が得られるということを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Growth of Ring Shaped Microtubule Assemblies through Stepwise Active Self-Organisation (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Inoue, Arif Md. Rashedul Kabir, Hiroyuki Mayama, Jian Ping Gong, Kazuki Sada and Akira Kakugo
  • 雑誌名: Soft-Matter 巻: 9 ページ: 7061-7068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Ring-Shaped Microtubule Assemblies through Active Self-Organization on Dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito, Arif Md Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Takayuki Torisawa, Yoko Toyoshima, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 46 号: 4 ページ: 220-225
  • DOI: 10.1038/pj.2013.89
  • NAID: 120005515308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of ring-shaped assembly of microtubules with a narrow size distribution at an air–buffer interface (2012)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Rashedul Kabir, Shoki Wada, Daisuke Inoue, Yoshiki Tamura, Tamaki Kajiwara, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada, Akira Kakugo, JianPing Gong
  • 雑誌名: Soft-Matter 巻: 8 ページ: 10863-10867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nematic growth of microtubules that changed into giant spiral structure through partial depolymerization and subsequent dynamic ordering (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiyotaka Shigehara
  • 雑誌名: Soft-Matter 巻: 8 ページ: 11544-11551
  • 査読あり
• [雑誌論文] ormation of ring-shaped assembly of microtubules with a narrow size distribution at an air–buffer interface (2012)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Rashedul Kabir
  • 雑誌名: Soft-Matter 巻: 8 ページ: 10863-10867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Clockwise-counterclockwise Motion of the Ring-shaped Microtubules Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira. Kakugo, Arif Md. Rashedul Kabir, Natsuki Hosoda, Kazuhiro Shikinaka, Jian Ping Gong
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 12 (10)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic self-organization and polymorphism of microtubule assembly through active interactions with kinesin (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Tamura, Ryuzo Kawamura, Kazuhiro Shikinaka, Akira Kakugo, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong, Hiroyuki Mayama
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 7 ページ: 5654-5659
  • NAID: 120003974398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Clockwise-Counterclockwise Motion of the Ring-Shaped Microtubules Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo, Arif MD.Rashedul Kabir, Natsuki Hosoda, Kazuhiro Shikinaka, JianPing Gong
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 12 ページ: 3394-3399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prolongation of the Active Lifetime of a Biomolecular Motor for in Vitro Motility Assay by Using an Inert Atmosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Arif MD.Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Akira Kakugo, Akiko Kamei, JianPing Gong
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 ページ: 13659-13668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active self-organization of microtubules in an inert chamber system
  • 著者名/発表者名: Arif MD.Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Akira Kakugo, Kazuki Sada, JianPing Gong
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: (印刷中)
  • NAID: 10030599342
  • 査読あり
• [学会発表] 微小管リング状集合体のサイズ制御法の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田 将輝, Arif MD. Rashedul Kabir, 伊藤 正樹, 井上 大介, 佐田 和己, 角五 彰
  • 学会等名: 第25回高分子ゲル研究討論会
  • 発表場所: 東京大学（文京区）
• [学会発表] 力学刺激を用いた生体分子モーター微小管集団の運動方向制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上大介, 佐田和己, 角五彰
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
• [学会発表] 生体分子モーターを動力源とするアメーバ型分子ロボットの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 角五彰
  • 学会等名: 分子ロボティクス研究会定例会
  • 発表場所: 福岡工業大学、福岡
  • 年月日: 2013-02-02
• [学会発表] Active Self-organization of Biomolecular Motors (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: Hokkaido University, Sapporo
• [学会発表] How to Integrate Bio-molecular Motors towards Bio-Actuators Fueled by ATP (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: PACIFICO(神奈川)
  • 招待講演
• [学会発表] 界面を用いた微小管リング状集合体の集積法の確立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田 将輝, Arif MD. Rashedul Kabir, 伊藤 正樹, 井上 大介, 佐田 和己, 角五 彰
  • 学会等名: 2013年度 北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: ホテル山渓苑（北海道）
• [学会発表] Formation of ring-shaped assembly of microtubules with a narrow size distribution at an air-buffer interface (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田 将輝, Arif MD. Rashedul Kabir, 伊藤 正樹, 井上 大介, 佐田 和己, 角五 彰
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
• [学会発表] Research for ring-shaped microtubules assemblies formed at the air-buffer interface (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田 将輝, Arif MD. Rashedul Kabir, 伊藤 正樹, 井上 大介, 佐田 和己, 角五 彰
  • 学会等名: The 14th RIES-Hokudai International Symposium
  • 発表場所: Gateaux Kingdom SAPPORO（北海道）
• [学会発表] Formation of ring-shaped microtubule assemblies driven by dynein (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito, Daisuke Inoue, Takayuki Torisawa, Yoko Toyoshima, Kazuki Sada, and Akira Kakugo
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
• [学会発表] Formation of Ring-Shaped Microtubule Assembliesthrough Active Self-organization on Dynein fixed Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito, Daisuke Inoue, Takayuki Torisawa, Yoko Toyoshima, Kazuki Sada, and Akira Kakugo
  • 学会等名: The 14th RIES-Hokudai International Symposium
  • 発表場所: Gateaux Kingdom SAPPORO（北海道）
• [学会発表] 生体分子モーターを基盤とした動的ネットワークの 構築とその力学応答特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上大介, 佐田和己, 角五彰
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢）
• [学会発表] 伸縮自在な基板を用いた微小管の運動速度制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上大介, 佐田和己, 角五彰
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢）
• [学会発表] Collective response of dynamic microtubule network to external mechanical perturbation (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Inoue, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
• [学会発表] Collective response of dynamic microtubule network to external mechanical perturbation (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Inoue, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 学会等名: Frontier Chemistry Center The 2nd International Symposium on Advanced Materials Science
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
• [学会発表] Growth of multilayered ring-shaped microtubule assemblies through stepwise active self-organization (2013)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 学会等名: 62nd Symposium on Macromolecules
  • 発表場所: Kanazawa Univ. (Kanazawa)
• [学会発表] Shear stress induced fragmentation of microtubules (2013)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 学会等名: 62nd Symposium on Macromolecules
  • 発表場所: Kanazawa Univ. (Kanazawa)
• [学会発表] Shear stress induced fragmentation of microtubules (2013)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: Hokkaido univ. (Sapporo)
• [学会発表] Shear stress induced fragmentation of microtubules (2013)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada, Akira Kakugo
  • 学会等名: The 14th RIES-Hokudai International Symposium
  • 発表場所: Gateaux Kingdom SAPPORO（北海道）
• [学会発表] 物質界面で形成される微小管リングサイズ制御とリング形成メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田 将輝
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部 2013年 冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] 気液界面で発現する微小管集合体の多様なパターン形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田 将輝
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（草津市）
• [学会発表] 細胞骨格系(微小管)を対象としたフラグメンテーション試験法の開発とその破壊モデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱野芳美
  • 学会等名: 2013年化学系学協会北海道支部冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
• [学会発表] 動的ネットワークシステムの構築とその自立応答性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上大介
  • 学会等名: 第24回高分子ゲル研究討論会
  • 発表場所: 東京大学山上会館（東京）
• [学会発表] エネルギー散逸系で生まれるマイクロチューブル群の構造秩序 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角五彰
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶応大学(横浜)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] How to Integrate Bio-molecular Motors towards Bio-Actuators Fueled by ATP (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies (IUMRS-ICEM2012)
  • 発表場所: PACIFICO, Yokohama
• [学会発表] Organization of molecular motor through an energy dissipative Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2012
  • 発表場所: Seoul Palace Hotel, Korea
• [学会発表] Organization of molecular motor through an energy dissipative Process」 (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2012
  • 発表場所: Seoul Palace Hotel, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 静的・動的伸展場における生体分子モーター(微小管/キネシン系)の運動特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上大介
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] 逆行性分子モーターダイニンにより集積されたマイクロチューブル群の運動特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤正樹
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] 能動的自己組織化過程で生まれるマイクロチューブル群の運動特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上大介
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] リング状マイクロチューブル群の回転方向制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角五彰
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] 逆行性分子モーターダイニンにより形成されるマイクロチューブル集合体の運動特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤正樹
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
• [学会発表] 胞骨格(微小管)を対象としたフラグメンテーション試験法の開発とその破壊挙動の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱野芳美
  • 学会等名: 第27回生体機能関連化学シンポジウム 若手フォーラム
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
• [学会発表] 細胞骨格系を対象としたフラグメンテーション試験法の開発と微小管をモデルとした破壊挙動の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱野芳美
  • 学会等名: 2012年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
• [学会発表] 逆行性分子モーターダイニンにより集積された微小管群の運動特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤正樹
  • 学会等名: 2012年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
• [学会発表] Formation of ring-shaped microtubule assemblies driven by dynein (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ito
  • 学会等名: Challenges in Advances Chemistry of Asia Frontier” Chemistry Center (FCC) International Symposium,
  • 発表場所: Hokkaido university (Sapporo)
• [学会発表] How to Integrate Bio-molecular Motors towards Bio-Actuators Fueled by ATP (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Kakugo
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies (IUMRS-ICEM2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama (Yokohama)
• [学会発表] 細胞骨格の高次構造形成におけるATPエネルギーの重要性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 角五彰
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学(京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-07
• [備考] 物質化学研究室
  • URL: http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/matchemS/en/
• [備考] 分子ロボティクス研究会
  • URL: http://molbot.org/
• [備考] エキゾチック自己組織化材料‐日本化学会
  • URL: http://exotic.chemistry.or.jp/
• [備考]
  • URL: http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~matchemS/index.php