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揺らぐ非平衡構造によるフィードバック制御:べん毛モーターのトルク発生機構の解明

公募研究

研究領域ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立
研究課題/領域番号 16H00791
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

鳥谷部 祥一  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40453675)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワードべん毛モーター / 回転電場法 / 統計力学 / 非平衡
研究実績の概要

H28年度に構築したトルクスピードカーブ測定法を発展させ,以下の成果を挙げた.
1. 固定子の蛍光観察.蛍光たんぱく質を融合した固定子を用い,固定子のモーターへの結合数を蛍光強度から測定できる系を構築した.この実験系は,すでに他研究室で実現されているが ,当研究室では,回転電場法と組み合わせることで,今後,トルク発生と固定子脱着の同時観察に挑戦する. 特に,負荷をON/OFFさせて蛍光強度変化のタイミングを測定することで,固定子の結合・解離の時定数の負荷依存性を決定することを目指す.これらの実験から仮説を検証し,固定子の結合解離メカニズムを究明する.
2. 解析法の改良.テザードセル法では,回転の揺らぎが小さいため,実験系のノイズの影響が大きくなり,測定に大きな問題が生じていた.そこで,Speck-Seifertの等式[Speck and Seifert, EPL 74, 391(2006)]を用い,回転速度から角度ごとの局所的な平均速度を引くことで,実験系のノイズを著しく減らすことに成功し,揺らぎの高精度測定が可能となった.これにより,より正確なトルクスピードカーブが得られるようになった.
3. 変異型モーターのトルクスピードカーブの測定.プロトンの流れが遅い変異型(M206IおよびD33E),および,固定子がなく回転ブラウン運動をする変異型(ΔMotAB)を用い,トルクスピードカーブを測定した.これまで,M206Iはゼロトルクスピードが低く,また,D33Eはストールトルクおよびゼロトルクスピードが低いことが知られていた.回転電場法を用いた本研究においても,同様の傾向が得られ,測定法の妥当性を実証することができた.
以上の2および3について論文を執筆中である.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] Torque generation by fluctuating structure of bacterial flagellar motor2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, Y. Suzuki, S. Nakamura, S. Kudo, and S. Toyabe
    • 学会等名
      領域会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Precise measurement of torque characteristics and individual variability of bacterial flagellar motor2016

    • 著者名/発表者名
      Kento Sato, Shuichi Nakamura, Seishi Kudo, Shoichi Toyabe
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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