• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

発動分子素子の階層化による自己秩序機能の創出

計画研究

研究領域発動分子科学:エネルギー変換が拓く自律的機能の設計
研究課題/領域番号 18H05423
研究機関北海道大学

研究代表者

角五 彰  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (10374224)

研究分担者 景山 義之  北海道大学, 理学研究院, 助教 (90447326)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
キーワード生体発動分子 / 人工発動分子 / 集団運動 / 自律機能
研究実績の概要

生体分子モーターは優れた運動効率、高い比出力を備えた生体由来の発動分子(生体発動分子)である。この発動分子を動力源としたアクチュエーターの開発が各国で盛んに行われている。しかし、依然として実用化への道のりは遠いのが現状である。その理由として発動分子の決定論的な動作が保障されていない、耐久性や熱安定性が低い、ダイナミクスを制御・操作する技術が確立されていないなどの要因がある。本研究では生体分子モーターに人工修飾を加えたハイブリッド型生体発動分子を創出・集積し、集団で機能するエネルギー変換素子の創成を目指す。併せて人工の発動分子の集団エネルギー変換系の構築に取り組み、時空間的階層性を有した分子運動系の基礎学理構築を目指している。本年度(平成 30 年度)には、二次元界面上での生体発動分子(キネシン)の運動発現に取り組み、生体発動分子をエラストマーやリン脂質などから構成されるソフトな二次元界面上に固定化する技術を確立させた。さらに領域内連携によりATPをエネルギー源とした生体発動分子(微小管)の機械的な運動を二次元界面上で発現させ、ロバストな運動のイメージング解析を確立させた。また実験環境下での生体発動分子、特にキネシンの効率的な駆動を実現するために、班員が有する特許(熱安定化変異体のスクリーニング法をもとに熱耐性キネシンの開発に着手した。
同時に人工発動分子の集団エネルギー変換系の学理構築に向け、①既に構築している人工発動分子集合体の自律運動について数理科学者・物理学者との連携研究の開始、および②新たに構築する化学基質駆動型の人工発動分子システムの創出に向けた試料の合成と、その二次元界面への固定化に着手した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実施計画通りに進んでいるため

今後の研究の推進方策

本研究では、1)二次元界面を足場とした生体発動分子の運動発現系の確立、2)生体発動分子の集団運動発現系の確立、3)生体発動分子による物質輸送システムを確立することで標的物質を集団で輸送し機能的な組織体へと組み上げる集積場を提供する。さらに得られた知見をもとに4)人工分子による自律集団運動を実現することを目的としている。
本年度は、領域内連携によりATPをエネルギー源とした生体発動分子(微小管)の機械的な運動を二次元界面上で発現させ、ロバストな運動のイメージング解析を継続するとともに、熱耐性キネシンの開発に向けスクリーニング実験を開始させる。さらに特異的な相互作用を有する半人工分子機械などと生体発動分子を複合化したハイブリッド型生体発動分子の設計指針を確立させる。
同時に人工発動分子の集団エネルギー変換系の学理構築に向け、化学基質の変換をエネルギー源とする二次元界面上での物質輸送を実現するとともに、その仕組みの解明に着手する。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 11件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

  • [雑誌論文] Substrate selectivity and its mechanistic insight of the photo-responsive non-nucleoside triphosphate for myosin and kinesin2019

    • 著者名/発表者名
      Md. Jahirul Islam, Kazuya Matsuo, Halley M. Menezes, Masayuki Takahashi, Hidehiko Nakagawa, Akira Kakugo, Kazuki Sad, Nobuyuki Tamaoki
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 17 ページ: 53-65

    • DOI

      10.1039/C8OB02714E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light‐Powered Self‐Sustainable Macroscopic Motion for the Active Locomotion of Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kageyama
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 3 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/cptc.201900013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光を浴びて舞い踊る結晶2019

    • 著者名/発表者名
      小原一馬・景山義之
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 67 ページ: 74~75

    • DOI

      10.20665/kakyoshi.67.2_74

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Liquid crystalline colloidal mixture of nanosheets and rods with dynamically variable length2018

    • 著者名/発表者名
      Riki Kato, *Akira Kakugo, Kazuhiro Shikinaka, Yutaka Ohsedo, Arif Md. Rashedul Kabir, *Nobuyoshi Miyamoto
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 30 ページ: 14869-14874

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b01050

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction of artificial cilia from microtubules and kinesins through a with designed bottom-up approach2018

    • 著者名/発表者名
      Ren Sasaki, Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Shizuka Anan, Atsushi P. Kimura, Akihiko Konagaya, Kazuki Sada, *Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 ページ: 6323-6332

    • DOI

      10.1039/C7NR05099B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Encapsulation Inside Microtubules Based on Tau-Derived Peptides2018

    • 著者名/発表者名
      Inaba Hiroshi、Yamamoto Takahisa、Kabir Arif Md. Rashedul、Kakugo Akira、Sada Kazuki、Matsuura Kazunori
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 24 ページ: 14958~14967

    • DOI

      10.1002/chem.201802617

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of swarming of molecular robots2018

    • 著者名/発表者名
      Keya Jakia Jannat、Kabir Arif Md. Rashedul、Inoue Daisuke、Sada Kazuki、Hess Henry、Kuzuya Akinori、Kakugo Akira
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30187-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 群れのように振る舞う分子ロボットの開発2018

    • 著者名/発表者名
      葛谷明紀、ケア ジャキア ジャンナット、 角五彰
    • 雑誌名

      化学

      巻: 73 ページ: 40-42

  • [雑誌論文] 群れを成して動くモノ2018

    • 著者名/発表者名
      角五彰
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 67 ページ: 252-252

    • 査読あり
  • [雑誌論文] スワーム型分子ロボット2018

    • 著者名/発表者名
      角五彰
    • 雑誌名

      PEPTIDE NEWSLETTER JAPAN

      巻: 108 ページ: 4-6

    • 査読あり
  • [学会発表] Light-driven limit-cycle self-oscillation and autonomous swimming of azobenzene-assembly under photostationary state2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kageyama
    • 学会等名
      Active Matter Workshop 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生命システム模倣としての分子集合体の自触媒反応と自律運動2019

    • 著者名/発表者名
      景山義之
    • 学会等名
      CNRSセミナー・第一回NIMS発動分子科学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthetic creation of nonlinear dynamics towards autonomous molecular-based materials2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kageyama
    • 学会等名
      MANA Seminar 2019
    • 招待講演
  • [学会発表] ミクロサイズの薄膜結晶の定常青色光照射で誘起される素早い振動運動による水中での遊泳運動2019

    • 著者名/発表者名
      ○小原一馬・景山義之・武田定
    • 学会等名
      第99日本化学会春季年会
  • [学会発表] DNP-NMRを用いたソフトマター近傍の水のダイナミクス解析のための光開裂性ラジカルプローブの設計と合成2019

    • 著者名/発表者名
      ○李ギョレ・景山義之・武田定
    • 学会等名
      第99日本化学会春季年会
  • [学会発表] 可視光照射下において巨視的振動をする両親媒性アゾベンゼン誘導体結晶の構造と運動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      ○里永慎之介・池上智則・佐藤寛泰・景山義之・武田定
    • 学会等名
      第99日本化学会春季年会
  • [学会発表] Continuous mechanical motion of layered self-assembly of azobenzene derivatives under photo stationary state2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kageyama
    • 学会等名
      Asia International Conference (Photo-Chemistry)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 発動分子素子の階層化による自己秩序機能の創出/Emergence of autonomous functions through hierarchical integration of molecular engines2019

    • 著者名/発表者名
      角五彰
    • 学会等名
      第99回日本化学会春季年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 青色光照射下で自律的に振動する薄膜微結晶の遊泳運動の解析2018

    • 著者名/発表者名
      ○小原一馬・池上智則・景山義之・武田定
    • 学会等名
      第19回細胞運動系交流セミナー
  • [学会発表] Light-powered self-sustained mechanical motion of azobenzene crystal as the resultant of a couple of photoreaction and phase transition2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kageyama
    • 学会等名
      岡崎コンファレンス2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and synthesis of radical probe with photolabile group for DNP-NMR analysis of dynamic water surrounding soft matter2018

    • 著者名/発表者名
      ○Gyeorye Lee・Yoshiyuki Kageyama・Sadamu Takeda
    • 学会等名
      岡崎コンファレンス2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Swimming motion of thin crystal caused by caudal fin-like periodical flips under blue light irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      ○Kazuma Obara・Tomonori Ikegami・Yoshiyuki Kageyama・Sadamu Takeda
    • 学会等名
      岡崎コンファレンス2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 脂肪族カルボキシ基を有するアゾベンゼン誘導体の結晶の青色定常光照射下における巨視的振動の解析2018

    • 著者名/発表者名
      ○里永慎之介・池上智則・佐藤寛泰・景山義之・武田定
    • 学会等名
      分子科学討論会2018
  • [学会発表] 自泳するアゾベンゼン含有ソフトマター2018

    • 著者名/発表者名
      ○景山義之・池上智則・小原一馬・里永慎之介・武田定
    • 学会等名
      高分子科学討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能的動的核偏極NMR(fDNP-NMR)を志向したラジカルプローブの合成2018

    • 著者名/発表者名
      景山義之
    • 学会等名
      2018 構造有機化学研究会・ミニシンポジウム
  • [学会発表] 形態変化を続ける分子集合体の創出2018

    • 著者名/発表者名
      景山義之
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部室蘭地区講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 自律遊走マイクロロボットを志向する光エネルギー駆動型の微結晶の魚に似た遊泳運動2018

    • 著者名/発表者名
      ○小原一馬・池上智則・景山義之・武田定
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
  • [学会発表] DNP-NMRを用いた分子集合体近傍の水のダイナミクス解析のための光開裂性ラジカルプローブの設計と合成2018

    • 著者名/発表者名
      ○李ギョレ・景山義之・武田定
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会
  • [学会発表] Self-sustained dynamics of molecular assembly towards construction of autonomous molecular systems2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kageyama
    • 学会等名
      Hokkaido-Strasbourg Symposium Biotic and Abiotic Molecular Machines and Motors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ATP fueled molecular swarm robots2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      Hokkaido-Strasbourg Symposium Biotic and Abiotic Molecular Machines and Motors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular swarm robot driven by Biomolecular motors2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      The 79th Okazaki Conference, Synthetic, Biological and Hybrid Molecular Engines
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] The 8th Conference on Exploring Next-Generation Materials Science and Nanoscience (8 th CENG-MSN)2019

  • [学会・シンポジウム開催] Workshop on Soft and Nano Materials Orchestrated with Wisdom from Japan 20192019

  • [学会・シンポジウム開催] Hokkaido-Strasbourg Symposium Biotic and Abiotic Molecular Machines and Motors2018

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi