本研究では、分子機械としての微小管の運動について、微小管先端の曲げ剛性と基板上の生体分子モーター(キネシン)の配置間隔を制御することによって、微小管の運動方向を制御する設計論を確立することを目指した。曲げ剛性測定方法については、ガラス基板上に微小管の一端を特異的に固定し、熱揺らぎから曲げ剛性を導出する画像処理アルゴリズムを確立した。これにより、微小管結合タンパク質、微小管重合速度、重合時のヌクレオチドの違いがどのように曲げ剛性に影響するかを調べ、重合速度が最も支配的であることを明らかにした。さらに、二種類のキネシンを金ナノピラー上に固定して運動速度を評価し、その運動特性の違いを明らかにした。
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