2019 Fiscal Year Annual Research Report
Demonstration of molecular machine by control of microtubule rigidity and nano-patterning
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17H03206
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
横川 隆司 京都大学, 工学研究科, 教授 (10411216)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子ロボティクス / マイクロ・ナノデバイス / 生物物理 / 分子モーター / ナノバイオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度までの研究を通して、“分子シャトル”設計における曲げ剛性とキネシン分子間隔を設計する基盤技術が整った。このため、最終年度である2019年度は、これら既知の条件を最適化して分子分離システムを効率化することに取り組む予定であった。しかし、ナノピラーを用いた分子シャトルの運動において、キネシンの種類によってその運動速度が異なることを見出した。そこで、曲げ剛性とキネシン分子間隔を規定した環境で、なぜ微小管の運動速度が異なるのかを評価することで、キネシンの種類に依存した生物学的な意義を理解するアプローチに切り替えた。これによって得られた成果は以下の通りである。課題1：微小管の曲げ剛性が微小管結合タンパク質の影響によりどのように変化するかを調べた。昨年度に引き続き、複数種類の微小管結合タンパク質について微小管重合時に結合させる方法と重合後に結合させる方法を検討した。しかし、微小管結合タンパク質結合時に曲げ剛性が上昇する傾向は見られたものの、有意な差はほとんど見られなかった。これは、2017年度に示したように、微小管重合速度が曲げ剛性に与える影響が大きくかつ支配的であるため、微小管結合タンパク質の影響が顕在化してこなかったものと考えられる。今後、計測方法の再検討を含め、さらなる理解を進める必要があると考えられる。課題2：キネシン分子の間隔を定義した基板を用いて、キネシンの種類に依存した微小管の運動速度や曲率半径を評価した。kinesin-1とkinesin-14について、微小管の運動速度がキネシンの分子数や分子間隔の違いにより変化することを見出した。また、その運動様式の違いはキネシン同士が微小管を介して影響を及ぼし合っているのではないかとの結論を導出した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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