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非平衡確率過程模型の恒等式群と医療・美容

研究課題

研究課題/領域番号 26310204
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関東北大学

研究代表者

林 久美子  東北大学, 工学研究科, 助教 (00585979)

研究分担者 丹羽 伸介  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30714985)
池田 一穂  国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (20642565)
岡田 康志  国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, チームリーダー (50272430)
研究期間 (年度) 2014-07-18 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード非平衡統計力学 / 分子モーター / 医療 / 生物物理 / 1分子計測 / 揺らぎの定理
研究成果の概要

分子モーターキネシンやダイニンによるオルガネラ輸送は医療や美容と関連が深い。例えばアルツハイマー病などの神経疾患では軸索輸送障害が問題となるし日焼けの原因となるメラニン色素の顆粒輸送もキネシンやダイニンが担う。非平衡統計力学は輸送を扱う学問であるが、非平衡統計力学の恒等式をこのような輸送に応用した。これらの輸送は非平衡確率過程とみなせるからである。具体的にはシナプス小胞前駆体輸送とメラニン色素顆粒輸送を調べた。前者では恒等式の利用でシナプス形成位置に異常がでる変異体において物理的要因を突き止めた。後者ではダイニン阻害剤シリオブレビンの効果を輸送に関連する力や分子モーターの数から評価した。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Non-invasive force measurement reveals the number of active kinesins on a synaptic vesicle precursor in axonal transport regulated by ARL-82018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Hayashi, Shin Hasegawa, Takashi Sagawa, Sohei Tasaki and Shinsuke Niwa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 5 ページ: 3403-3410

    • DOI

      10.1039/c7cp05890j

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Giant acceleration of fluctuation in small biological systems under external fields” Journal of Statistical Mechanics2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, S. Hasegawa, and S. P. Tsunoda
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics

      巻: 2016 号: 5 ページ: 054028-054028

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/05/054028

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Giant enhancement of fluctuation in small biological systems2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, S. Hasegawa and S. P. Tsunoda
    • 雑誌名

      J. Stat. Mech.

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant acceleration of diffusion observed in a single-molecule experiment on F1-ATPase2015

    • 著者名/発表者名
      R. Hayashi, K. Sasaki, S. Nakamura, S. Kudo, Y. Inoue, H. Noji and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114 号: 24 ページ: 248101-248101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.248101

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F1subunit reinforces torque generation in V-ATPase2014

    • 著者名/発表者名
      Junichi Kishikawa, Akihiko Seino, Atsuko Nakanishi, Naciye Esma Tirtom, Hiroyuki Noji, Ken Yokoyama, Kumiko Hayashi
    • 雑誌名

      European Biophysics Journal

      巻: 43 号: 8-9 ページ: 415-422

    • DOI

      10.1007/s00249-014-0973-x

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Non-invasive force measurement reveals the number of active kinesins on a synaptic vesicle precursor in axonal transport regulated by ARL-82018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Hayashi, Shin Hasegawa, Takashi Sagawa, Sohei Tasaki and Shinsuke Niwa
    • 学会等名
      62nd Annual meeting of the Biophysical Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Non-invasive measurement of force exerted by multiple motor proteins during the axonal transport2017

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Hayashi
    • 学会等名
      19th IUPAB congress and 11th EBSA congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数分子モーターによる細胞内オルガネラ輸送:モーター数を数える2017

    • 著者名/発表者名
      林久美子
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゆらぎを利用した低侵襲な力測定による神経細胞オルガネラ輸送の解明2017

    • 著者名/発表者名
      林久美子
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-invasive force measurement using fluctuation for organelle transport in neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Hayashi
    • 学会等名
      2017 Annual meeting of the Australian Society for Biophysics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of the fluctuation theorem to the non-invasive force measurement during the transport of pigment granules in melanocytes2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa, K. Ikeda, T. Sagawa, Y. Okada, K. Hayashi
    • 学会等名
      ASCB (American Society for Cel Biology) annual meeting
    • 発表場所
      サンフランシスコ、アメリカ
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ゆらぎの定理を用いた非侵襲な力測定によるメラニン色素顆粒輸送のメカニズムの解明2016

    • 著者名/発表者名
      長谷川慎, 池田 一穂, 佐川 貴志, 岡田 康志, 林 久美子
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ゆらぎからモーター数を数える ~複数分子モーターによる協同的オルガネラ輸送~2015

    • 著者名/発表者名
      林久美子
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゆらぎ計測によるゼブラフィッシュ色素顆粒輸送の力-速度関係2015

    • 著者名/発表者名
      長谷川慎、池田一穂、岡田康志、林久美子
    • 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] 神経細胞オルガネラ輸送におけるキネシンとダイニンの数の測定:揺らぎの定理の応用2015

    • 著者名/発表者名
      林久美子、岡田康志
    • 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] 回転電場を用いた F1-ATPase の一分子計測による 拡散の Giant acceleration の観察II2014

    • 著者名/発表者名
      林 龍之介 , 中村 修一 , 工藤 成史 , 佐々木 一夫 , 野地 博行 , 林 久美子
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌)
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 複数のキネシンによる協調的カーゴ輸送のメカニズムの解明2014

    • 著者名/発表者名
      澤入 尚人, 有賀 隆行, 岩城 光宏, 富重 道雄, 林 久美子
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌)
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-09-09   更新日: 2019-12-27  

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