多数の分子モーターの非線形相互作用によるマクロな滑り運動の創発

由于多个分子马达的非线性相互作用而出现宏观滑动运动

基本信息

批准号：
16770119
负责人：
今福泰浩
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

ミオシンロッドを持つキネシンキメラ分子とキャッチンを共重合させて長いキネシン繊維を再構成し、その上で微小管の滑り運動実験を行うことができる。この再構成キネシン繊維上ではキネシン頭部の向きが良く揃っているが、キネシン頭部は非常に柔軟であって、微小管をあらゆる方向にまったく同じ速度で運動させることができる。本年度は、この再構成キネシン繊維を用いた揺らぎ解析を行った。その結果、微小管すべり運動の揺らぎの大きさを表す拡散係数は、微小管の長さに依存せず一定であることが分かった。この結果は、無負荷条件における滑り運動において、多数のキネシン分子モーターが独立に働いておらず、シンクロナイズしている可能性を示唆している。これまでに行われた分子モーターの揺らぎ解析によって分かった性質、すなわち、「無負荷条件では分子モーターはシンクロナイズするが、高負荷条件では分子モーターは独立に働くこと」、を説明する理論を確立するために、これまでに他の研究グループが提案したいくつかの理論モデルの計算機シミュレーションを行った。これらのモデルは、ある特定の条件において多数の分子モーターがシンクロナイズして細胞骨格繊維を滑り運動させる性質を持っている。この計算機シミュレーションの結果、多数の分子モーターがシンクロナイズして働く場合には滑り距離の揺らぎの大きさを示す拡散係数が繊維の長さに依存しないことを確かめた。しかしながら、これら従来のモデルでシンクロナイゼーションがおきる条件は実験とあっていないので、新たなモデルを構築する必要がある。現在、これまでの計算機シミュレーション研究について論文を準備中である。

通过将驱动蛋白嵌合体分子与肌球蛋白杆和catchin共聚，可以重构长驱动蛋白纤维，并可以对其进行微管滑动运动实验。尽管驱动蛋白头在这些重建的驱动蛋白纤维上很好地对齐，但驱动蛋白头非常灵活，允许微管以完全相同的速度向各个方向移动。今年，我们使用这种重构的驱动蛋白纤维进行了波动分析。结果发现，表示微管滑动运动的波动幅度的扩散系数是恒定的，并且不依赖于微管的长度。这一结果表明，许多驱动蛋白分子马达在空载条件下滑动运动时并不是独立工作的，而是可能是同步的。我们将建立一个理论来解释迄今为止通过分子电机波动分析发现的特性，即“在空载条件下，分子电机同步，但在高负载条件下，分子电机工作”为此，我们对其他研究小组提出的几个理论模型进行了计算机模拟。这些模型具有在一定条件下，大量分子马达同步引起细胞骨架纤维滑动的特性。计算机模拟的结果证实，当多个分子马达同步工作时，表示滑动距离波动幅度的扩散系数不依赖于纤维的长度。然而，由于这些传统模型中发生同步的条件与实验条件不匹配，因此有必要构建新的模型。我目前正在准备一篇关于迄今为止我的计算机模拟研究的论文。