生体分子モーターの一分子非平衡統計力学

生物分子马达的单分子非平衡统计力学

• 批准号: 20740239
• 负责人: 原田 崇広
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo (2009)University of Fukui (2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-20740239/
• 关键词: 分子モーター; 非平衡統計力学; 揺動応答関係式; エネルギー散逸; 生体分子モーター; 一分子計測; 揺動散逸定理; コロイド分散系; 時系列解析

昨年度までに、我々の得た揺らぎと応答およびエネルギー散逸量との関係式が、コロイド分散系の密度場のように、力学的自由度以外にも適用できることを明らかにした。これをさらに一般化して、粒子間の流体力学的相互作用を考慮し、流体場についても揺らぎと応答の関係を議論し、エネルギー散逸量に関する関係式を導くこと第一の目標として、考察を進めてきた。これが可能となれば、実際の分子モーターを形作るタンパク質と流体との相互作用や溶媒効果を取り入れることが可能となり、さらに広範な物理系・生体分子系にも適用範囲を広げることが期待される。第二の目的として、これまでは、エネルギー散逸量の平均値しか議論していなかった理論を、散逸の揺らぎの高次モーメントの情報を取り込むことによって、理論の形式をより一般化することを目指して研究を行った。これら2つの目標のうち、特に第一の目的に対しては、微小粒子やタンパク質の単純液体中の運動は、低レイノルズ数の流体力学現象であり、Stokes方程式で記述でき、流体系が線形で時間を含まないことからエネルギー散逸に関しては、散逸関数で変分原理的に書き表すことが可能であり、粒子の運動を記述するダイナミクスと併せても統一的な力学表現が可能となる。この考察を進めていくことにより、一般化の可能性が広がるという一定の見通しがえられるなど、一定の進歩を得ることが出来た。

到去年，我们透露，除了机械自由之外，我们已经应用的波动，响应和能量转移之间的关系，例如胶体分布系统的密度场。考虑到粒子之间的流体机械相互作用，以及能量散射之间的关系，这将进一步概括。如果可能的话，可以将形成实际分子运动和溶剂效应的蛋白质与流体之间的相互作用结合在一起，并且可以预期，申请人的范围将扩展到更广泛的物理和生物分子系统范围。作为第二个目的，通过在理论中纳入有关波动的高阶时刻的旨在更加普遍的理论形式，该理论仅讨论了能量头晕的平均值。在这两个目标中，尤其是出于第一个目的，可以在Stokes方程中描述具有显微镜颗粒和蛋白质的简单液体中的液体，是一个低射线的流体动力学现象，并且流动系统是线性的。包括时间，可以在拆分函数中写入拆分函数，即使与描述粒子的动力学结合使用，也可以表达统一的力学。通过继续考虑，获得了一定程度的概括性前景，并获得了一定的进展。

项目成果

分子機械系におけるゆらぎと応答のエネルギー論

分子机械系统中波动和响应的能量学

• 发表时间: 2009
• 期刊: 生物物理 Vol.49(2009)
• 作者: Ryota Negishi;Yasuhide Ohno;Kenzo Maehashi;Kazuhiko Matsumoto;Yoshihiro Kobayashi;原田崇広
• 通讯作者: 原田崇広

Energetics of fluctuations and response in nonequilibrium Langevin systems

非平衡朗之万系统中的波动和响应的能量学

• 发表时间: 2008
• 作者: 土山典子;原田崇広;根岸良太;水島健;原田崇広;T. Harada
• 通讯作者: T. Harada

分子モーターの軌道の効率的なベイズ推定法

分子运动轨迹的高效贝叶斯估计方法

• 发表时间: 2008
• 作者: 宮崎牧人;原田崇広
• 通讯作者: 原田崇広

微小な非平衡系の揺らぎと応答のエネルギー論

微小非平衡系统的涨落能量和响应

• 发表时间: 2008
• 作者: 土山典子;原田崇広;根岸良太;水島健;原田崇広
• 通讯作者: 原田崇広

Macroscopic expression connecting the rate of energy dissipation with the violation of the fluctuation response relation

连接能量耗散率与违反涨落响应关系的宏观表达式

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physical Review E 79
• 作者: Ryota Negishi;Hiroki Hirano;Yoshihiro Kobayashi;Yasuhide Ohno;Kenzo Maehashi and Kazuhiko Matsumoto;T. Harada
• 通讯作者: T. Harada