光学顕微鏡による人工分子ローター1分子の回転運動の評価とその制御

用光学显微镜评价人造分子转子单分子的旋转运动及其控制

基本信息

批准号：
08J03027
负责人：
池田朋宏
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J03027/
关键词：
1分子観察分子ローターダブルデッカー分子機械

项目摘要

近年、光学顕微鏡による一分子観察を利用して生体分子マシンの駆動メカニズムの詳細が明らかにされてきている。こうした背景の下、人工分子マシン開発において、この観察手法の特徴を利用することはこれまでに達成できなかった機能の評価を可能とし、更なる機能設計のための強力な手段となると考えられる。その第一歩として、本研究では光学顕微鏡観察によってローター型分子の回転運動を一分子レベルで詳細に評価することを目的としている。本年度は、ダブルデッカー型ポルフィリン錯体(DD)を基体とした人工ローター型分子を設計し、評価を行った。DDとは二枚のポルフィリン配位子が金属イオンを挟み込んだサンドイッチ構造を有した分子である。本系の分子設計では、二枚の配位子はそれぞれ、基板へ固定化される配位子(固定子)と熱振動する配位子(回転子)という役割が意図されており、特に回転子にはプローブとして200nmのポリスチレンビーズが結合できるようになっている。このビーズの運動を位相差顕微鏡で追跡し一分子観察をこころみた。顕微鏡観察の結果、基板に固定化されたビーズの中に、重心の軌跡が4回対称を示すものが観察された。この4回対称はDD回転特性の対称性に一致しているため、ビーズがDDの回転を反映していると考えられる。以上の結果は、人工的に合成されたローター型分子の回転運動評価が単分子レベルで展開できること示唆するものである。本年度の成果は人工分子マシンの分野において将来の自律型回転分子モーターという高度な分子機械の創製を意識させるきっかけとなると期待できる。

近年来，使用光学显微镜观测来阐明了驱动生物分子机制机制的细节。在这种背景下，人们相信，在人工分子机的开发中使用该观察技术的特征将能够评估以前无法实现的功能，并将作为进一步功能设计的强大工具。作为第一步，这项研究旨在通过光学显微镜观察来详细评估单分子水平的转子型分子的旋转运动。今年，我们基于双层卟啉配合物（DD）设计和评估了人造转子型分子。 DD是具有三明治结构的分子，其中两个卟啉配体三明治金属离子。在该系统的分子设计中，两个配体旨在充当固定在底物和热振动配体（转子）上的配体（指定），并且旋转器特别允许200 NM聚苯乙烯珠粘合作为探针键合。使用相对比显微镜跟踪这些珠的运动，并观察到一个分子。显微镜观察表明，固定在底物上的珠显示了重心基因座的四个对称性。这种四倍的对称性与DD旋转特征的对称性相吻合，因此人们认为珠子反映了DD的旋转。以上结果表明，可以在单分子水平上开发人为合成的转子型分子的旋转运动评估。预计今年的结果可以鼓励人们意识到人工分子机器领域中的晚期分子机器，自主旋转分子电机的未来创建。