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2018 年度 実績報告書

ナノ科学とメカトロニクスの融合によるバーチャル分子間相互作用ディスプレイの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H05511
研究機関弘前大学

研究代表者

星野 隆行  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (00516049)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワードバーチャル電極ディスプレイ / 分子機械 / 微小管 / 局所電場 / オペランド計測
研究実績の概要

本年度では,局所電場提示による分子操作・制御の実験を行い,たんぱく質分子モーターの運動を可逆的に操作することが可能であることを示した.バーチャル電極ディスプレイを用いて矩形にラスタースキャンすることにより,1平方マイクロメートル当たり 0.9 - 3.0 pAの電流密度でバーチャル電極を形成し,滑走中の微小管に与えることで滑走運動の制御を試みた.ディスプレイ表面には抗体を介してキネシン-GFPを固定し,このキネシンにより微小管が滑走するアッセイを形成し,標的の微小管に対して滑走の一時停止と再滑走が局所電場により起きることを確認した.このとき滑走停止の可逆性は電流密度との関連が考えられる.特に,バーチャル電極形成時に高速ラスタースキャンを止め,微小管先頭部の1点に電流印加を集中させた場合,微小管の先頭部のみが停止し,後続部分が進行するため微小管が屈曲,座屈することが観察された.このように微小管内の一部を滑走停止できることは,微小管の機械的特性を駆動中に自己駆動力を用いて計測できることを示している.今回の結果は,分子要素間の相互作用が駆動中の分子の機械的特性に影響を与え単一分子の場合と異なることが考え得る場合において.動作中の分子機械の機械的特性をオペランド計測の開発として重要な結果である.また,再滑走する微小管では,停止点を中心として滑走方向が変わるため,微小管滑走の停止,方向転換のその場制御を基軸とした分子機械のオペランド計測・制御手法としてバーチャル電極ディスプレイの応用が考えられる.

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Pause of the target gliding microtuble on the virtual cathode2019

    • 著者名/発表者名
      Hatazawa Kenta、Miyazako Hiroki、Kawamura Ryuzo、Hoshino Takayuki
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 514 ページ: 821~825

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.04.200

  • [雑誌論文] Engineered topographical structure to control spatial cell density using cell migration2019

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Okutani, Akira Wagatsuma, Kunihiko Mabuchi, and Takayuki Hoshino
    • 雑誌名

      Biomedical Microdevices

      巻: 21 ページ: 98

    • DOI

      10.1007/s10544-019-0447-0

  • [学会発表] 微小管滑走に対する電場の時空間的変化の影響2020

    • 著者名/発表者名
      畑澤 研太, 川村 隆三, and 星野 隆行
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 微小管再滑走時の方向変化に対する座屈の影響2020

    • 著者名/発表者名
      中村正啓, 畑澤研太, 川村隆三, and 星野隆行
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Detachment of the Biomolecule Bindings between the Microtubules and Kinesins2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Hatazawa, Ryuzo Kawamura, Masahiro Nakamura, and Takayuki Hoshino
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting & Exhibit

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公開日: 2021-01-27  

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