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微小管系分子モーターの化学-力学共役機構と力学的破断特性の統一的解明

研究課題

研究課題/領域番号 25610121
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関岡山大学

研究代表者

墨 智成  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40345955)

研究協力者 Klumpp Stefan  Max-Planck Institute (MPI) of Colloids and Interfaces
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード分子モーター / 化学-力学共役機構 / 確率的モデリング / 力学的破断過程 / 一分子観測 / キネシン / 溶媒和自由エネルギー / 密度汎関数理論 / 単一分子計測 / ダイニン
研究成果の概要

本研究では,観測結果に基づいて,キネシンの化学-力学状態遷移ネットワークモデルを論理的に構築し,動力学的特性の統一的再現を実現した.主要サイクルの解析により,一般に信じられている標準的モデルとは本質的に異なる次の結果を得た.
(1)特定のサイクルのみに依存せず,ATP濃度および外部負荷に応じてサイクルの反応経路を変化させながらdead endを回避して,安定した前進ステップ運動を実現する.(2)後方への外部負荷に対するロバスト性を維持するために,ATP濃度にかかわらず,主要サイクルに対するネットワーク上での適切な反応経路を選択している.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Driving forces for the pressure-induced aggregation of poly(N-isopropylacrylamide) in water2016

    • 著者名/発表者名
      K. Mochizuki, T. Sumi, K. Koga
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 18 号: 6 ページ: 4697-4703

    • DOI

      10.1039/c5cp07674a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mean-Field Approximation to the Hydrophobic Hydration in the Liquid-Vapor Interface of Water2016

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Sumi, and K. Koga
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 120 号: 8 ページ: 2012-2019

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b10169

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Solvation-Free-Energy Functional: A Reference-Modified Density Functional Formulation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, A. Mitsutake, and Y. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 36 号: 18 ページ: 1359-1369

    • DOI

      10.1002/jcc.23942

    • NAID

      120006733912

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Erratum: “A solvation-Free-Energy Functional:
A Reference-Modified Density Functional Formulation” [J. Comput. Chem. 2015, 36, 1359–1369]2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, A. Mitsutake, and Y. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 36 ページ: 2009-2011

    • DOI

      10.1002/jcc.24035

    • NAID

      120006733907

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Time series data analysis using DFA2014

    • 著者名/発表者名
      A. Okumoto , T. Akiyama , H. Sekino , and T. Sumi
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1585 ページ: 175-180

    • DOI

      10.1063/1.4866638

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of local solubility of hydrophobic molecules in the liquid-vapor interface of water2014

    • 著者名/発表者名
      Kiharu Abe , Tomonari Sumi , and Kenichiro Koga
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 141 号: 18

    • DOI

      10.1063/1.4896236

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model-potential-free analysis of small angle scattering of proteins in solution: insights into solvent effects on protein–protein interaction2014

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Sumi, Hiroshi Imamura, Takeshi Morita, Yasuhiro Isogai, and Keiko Nishikawa
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 16 号: 46 ページ: 25492-25497

    • DOI

      10.1039/c4cp03606a

    • NAID

      120006733910

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A model-free method for extracting interaction potential between protein molecules using small-angle X-ray scattering2014

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Sumi, Hiroshi Imamur, TakeshiMorita, Keiko Nishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Liquids

      巻: 200 ページ: 42-46

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.03.014

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of hydrophobic hydration on polymer chains immersed in supercooled water2013

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Sumi and Hideo Sekino
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 3 号: 31 ページ: 12743-12750

    • DOI

      10.1039/c3ra41320a

    • NAID

      120006733906

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation of the intermolecular interaction of myoglobin by removal of the heme2013

    • 著者名/発表者名
      H. Imamura, T. Morita, T. Sumi, Y. Isogai, M. Kato and K. Nishikawa
    • 雑誌名

      J. Synchrotron Radiation

      巻: 20 号: 6 ページ: 919-922

    • DOI

      10.1107/s0909049513022772

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] キネシンの化学-力学状態遷移ネットワーク: ATP濃度および外部負荷依存性2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi and S. Klumpp
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 剛体球参照系を用いた密度汎関数理論に基づく新しい溶媒和自由エネルギー表式2015

    • 著者名/発表者名
      丸山豊,光武亜代理,墨智成
    • 学会等名
      計算統計物理学研究会 第6回研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-11-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] AGGREGATION AND DISPERSION PROCESS OF POLYMER-CONJUGATED GOLD NANOPARTICLES USING MODEL-PTENTIAL-FREE METHOD2015

    • 著者名/発表者名
      T. Morita, N. Uehara and T. Sumi
    • 学会等名
      SAS 2015
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 剛体球参照系を用いた密度汎関数理論に基づく新しい溶媒和自由エネルギー表式2015

    • 著者名/発表者名
      丸山豊,光武 亜代理,墨智成
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 界面における疎水効果2015

    • 著者名/発表者名
      甲賀研一郎,阿部紀遥,墨智成
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 剛体球参照系を用いた密度汎関数理論に基づく新しい溶媒和自由エネルギー表式2014

    • 著者名/発表者名
      丸山豊,墨智成,光武亜代理
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 剛体球参照系を用いた新たな密度汎関数理論の定式化:単純液体への適用2014

    • 著者名/発表者名
      墨智成,丸山豊
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemomechanical network modeling of kinesin2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi and S. Klumpp
    • 学会等名
      The 52st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 小角X線散乱による金ナノ粒子の凝集・分散過程の粒子間構造因子2014

    • 著者名/発表者名
      森田 剛, 墨 智成
    • 学会等名
      第8回分子科学会2014
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Solute-induced fluctuations in binary solvent mixture2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi and T. Morita
    • 学会等名
      International Meeting on Applications of Statistical Mechanics of Molecular Liquid on Soft Matter
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Solute-induced fluctuations in binary solvent mixture2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi and T. Morita
    • 学会等名
      EMLG - JMLG annual meeting 2014
    • 発表場所
      Roma, Italy
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Model-free method for extracting protein-protein interactions in solutions using small-angle X-ray scattering data2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, H. Imamura, T. Morita, Y. Isogai, and K. Nishikawa
    • 学会等名
      9th Liquid Matter Conference
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] A reference-modified density-functional theory for improving solvation free energy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, Y. Maruyama, and K. Koga
    • 学会等名
      The 8th Mini-Symposium on Liquids (MSL2014)
    • 発表場所
      Okayama, Japan
    • 年月日
      2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of hydrophobic hydration on polymer chains immersed in supercooled water2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi and H. Sekino
    • 学会等名
      International Conference on Water Science
    • 発表場所
      Peking, China
    • 年月日
      2014-04-14 – 2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] A model-potential-free analysis of protein-protein interactions using small-angle X-ray scattering2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, H. Imamura, T. Morita, Y. Isogai, and K. Nishikawa
    • 学会等名
      3rd International Conference on Molecular Simulation (ICMS2013)
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛋白質間相互作用と溶媒効果2013

    • 著者名/発表者名
      墨智成, 今村比呂志, 森田剛, 磯貝泰弘, 西川恵子
    • 学会等名
      2013年日本化学会中国四国支部:若手セッション企画「機能性ソフトマテリアルと分子統計化学」
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An integral equation approach for protein interactions using small-angle X-ray scattering data2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, H. Imamura, T. Morita, Y. Isogai, and K. Nishikawa
    • 学会等名
      The 51st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] The 51st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan2013

    • 著者名/発表者名
      H. Imamura, T. Morita, T. Sumi, Y. Isogai, Minoru Kato, and K. Nishikawa
    • 学会等名
      Protein’s arrangement in aqueous solution before the self-assemblies: A small angle X-ray scattering study
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 第7回分子科学会20132013

    • 著者名/発表者名
      今村 比呂志,森田 剛,墨 智成,磯貝 泰弘,加藤 稔,西川 恵子
    • 学会等名
      小角X線散乱法による球状タンパク質の分子間相互作用の評価
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Multiscale Motility of Molecular Motors2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi and S. Klumpp
    • 学会等名
      Revisit of chemomechanical network theory of kinesin
    • 発表場所
      Potsdam, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 密度汎関数理論を用いた水溶液中での高分子シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      墨智成, 関野秀男
    • 学会等名
      第62回高分子討論会:特定テーマ「材料研究を加速する計算科学」
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An integral equation study of protein interactions using small-angle X-ray scattering data2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sumi, H. Imamura, and K. Nishikawa
    • 学会等名
      7th Mini-symposium on liquids(MSL7, 2013)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Small angle x-ray scattering and integral equation approach for intermolecular interaction potential of globular proteins2013

    • 著者名/発表者名
      H. Imamura, T. Morita, T. Sumi, Y. Isogai, M. Kato, and K. Nishikawa
    • 学会等名
      The 33rd international conference on solution chemistry
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 小角X線散乱および積分方程式理論による球状タンパク質(ミオグロビンとリゾチーム)の分子間相互作用の解析2013

    • 著者名/発表者名
      今村比呂志,墨智成,森田剛,磯貝泰弘,加藤稔,西川恵子
    • 学会等名
      蛋白質科学会2013
    • 発表場所
      鳥取
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Modulation of intermolecular interaction by the haem binding in myoglobin2013

    • 著者名/発表者名
      H. Imamura, T. Morita, T. Sumi, Y. Isogai, M. Kato, K. Nishikawa
    • 学会等名
      4th International Symposium on Diffraction Structural Biology
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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