| 研究領域 | 情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05535
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
有賀 隆行 山口大学, 大学院医学系研究科, 准教授(特命) (30452262)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 生体分子モーター / エネルギー変換 / １分子計測・操作 / 非平衡物理学 / 生物物理 / 情報熱力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「生体分子モーターは、ゆらぎを利用して働く効率の良いモーターである」とはよく言われているが、実際に生体分子モーターが「ゆらぎを利用」することによって、「効率の良い」機能を発揮していることを、統合的に実証するまでには至っていない。本研究では、独自に開発した高速フィードバック制御を備えた光ピンセット装置を用いて、ゆらぎの整流作用に影響を与えることが示唆されている変異体キネシンの散逸を計測する。そして、「情報物理学」の視点を導入した数理モデルを構築し検証することを通じて、生体分子モーターのエネルギー変換におけるゆらぎの利用が、その変換効率にどう作用しているのかの理解を目指す。
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| 研究実績の概要 |
「生体分子モーターは、ゆらぎを利用して働く効率の良いモーターである」とはよく言われているが、実際に生体分子モーターが「ゆらぎを利用」することによって、「効率の良い」機能を発揮していることを、統合的に実証するまでには至っていない。本研究では、独自に開発した高速フィードバック制御を備えた光ピンセット装置を用いて、ゆらぎの整流作用に影響を与えることが示唆されている変異体キネシンの散逸を計測する。そして、「情報物理学」の視点を導入した数理モデルを構築し検証することを通じて、生体分子モーターのエネルギー変換におけるゆらぎの利用が、その変換効率にどう作用しているのかの理解を目指すものである。昨年度までに、数理モデルのパラメータ取得に必要となる蛍光1分子計測系の立ち上げを行い、まずは単純な蛍光一分子が計測できることを確認した。
本年度は、その計測系をさらに拡張すべく、暗視野照明を用いた高速観察系の立ち上げを行った。また、これまでに構築したキネシンの数理モデルに情報の視点を導入するために、数理モデルのさらなる拡張を行った。これまではジャンプする質点としていたキネシンに双頭構造を導入することにより、二つの頭部が異なる挙動を行うヘテロ変異体キネシンにも対応可能とし、ヘテロ変異体キネシンにおける外力と速度の関係等の実験結果を数値シミュレーションで再現した。また並行して行っている野生型キネシンに大きな外力ゆらぎを与えた時の応答計測についても、数理モデルによるシミュレーションと解釈を加えて論文に纏め発表した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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