2016 Fiscal Year Annual Research Report
Sensing Surface Mechanical Deformation Using Active Probes Driven by Motor Proteins
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15H03706
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
角五 彰 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (10374224)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体分子モーター / アクティブプローブ / ソフトマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では自走する多数のアクティブマター(微小管)を用いて、ゲルなどに代表される軟らかい材料（ソフトマテリアル）の表面力学特性変化（歪・応力変化）を能動的かつ直接的に探針する『マルチアクティブプローブ』法を開発する。申請者らが開発してきたソフトマテリアル表面における微小管の運動発現技術、微小管に対応した顕微鏡上伸展装置を本探針法の評価・解析装置へと展開する。具体的には、ソフトマテリアルを伸張・圧縮させた際の、その表面における微小管の応答特性、不均一な歪分布を有するソフトマテリアル表面上での微小管の動的挙動をイメージングすることで力学特性変化を評価する。これまでに表面の応力変化に対する微小管の動的挙動を明らかにするため、一軸伸張場および二軸伸張場を提供可能な装置を開発してきた。作製した顕微鏡上一軸伸展装置の作動精度を確認するとともに基盤の最適条件および微小管の運動発現条件についての最適化を終えている。さらに一軸伸張場における微小管の動的挙動（移動速度や相関長）を評価可能であることも明らかにしている。同時に蛍光強度測定および水晶振動子（QCM）センサを用いてキネシン密度に関する定量も行った。またマルチアクティブプローブの動的挙動を予測するためのシミュレーションシステムの構築も終えている。本年度は微小管の動的挙動に与えるポアソン効果についても明らかにした。またX-Y方向の歪を自在制御可能な微小管用の顕微鏡上二軸伸展装置の開発も行った。さらに微小管の進行方向変化に対する歪依存性および歪速度依存性を先導端の角度変化を指標とした評価や角度データーの平均角から応力方向、分散性から歪量への換算が可能か検討をおこなった。また微小管の動的挙動に対する弾性率の効果についても評価を行った。シミュレーションに関しては微小管の長さ依存性やキネシンの密度依存性についての検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画通り進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本評価法の空間分解能およびセンシング速度に関しても検討する。空間分解能とセンシング速度はトレードオフの関係にあると考えられる。微小管の軌跡を重ね合わせた際に出現する「ボイド」の面積から前者、面積の時間変化から後者を評価することで時空間分解能を評価する[業績19]。また空間分解能とセンシング速度は微小管の長さおよび微小管の本数に比例すると考えられる。これらのパラメーターに関しても同様に評価する。また本年度からは課題（1）で開発した二軸伸張装置を用いて二軸伸張場での微小管の動的挙動について評価するとともに、一軸伸張場との検討結果も比較を行う。またマルチアクティブプローブの動的挙動に与える表面モルフォロジー効果に関しても検討する。さらに実験により得られた主要パラメーターをもとに最適なシミュレーションモデルを構築するとともに本研究提案である微小管のマルチアクティブプローブとしての有用性について結論付けを行う。
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