Verification of thermal factors for detachment of gliding microtubules and application to detachment control

滑动微管脱离的热因素验证及其在脱离控制中的应用

基本信息

批准号：
22K18782
负责人：
中原佐
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18782/
关键词：
キネシン微小管光熱効果 MicroTAS BioMEMS

项目摘要

近年、生体分子モータのキネシン上で細胞骨格の微小管を移動させる運動系（微小管運動）を構築し、ナノスケールの輸送機構として応用する研究がおこなわれている。微小管運動における剥離現象は、これまで輸送を阻害するものと考えられてきたため、能動的に剥離させる方法は極めて少ない。しかし、剥離制御技術が確立できれば、輸送対象を特定の位置で選別できるツールとなるため、微小管運動の新たな制御技術になると考えられる。本研究では金薄膜への光照射によって生じる光熱効果を用いて、微小管運動の剥離制御技術を確立することが目的である。2022年度においては、まず断熱材として機能するフォトレジストの膜厚を調整するとともに、製作したサンプルの光熱効果による温度上昇量をサーモグラフィカメラで計測した。その結果、フォトレジストの膜厚の増加に伴い、光熱効果による温度上昇量の増加を確認した。また、製作したサンプルの上に簡易流路を製作し、流路内に微小管運動を構築した後、光照射に対する剥離率の変化を評価した結果、時間経過に伴い微小管の剥離率が増加する傾向を確認した。さらに、光の照射時間が短い場合は、微小管を剥離させた領域へ別の微小管が再進入する様子を観察した。今後は、微小管運動における剥離要因として、キネシンの変性および流れ場の影響について詳細に調査するとともに、微小管運動の剥離制御技術の確立に向けて、時間分解能や空間分解能、操作性の評価に取り組む計画である。

近年来，人们进行了研究，以构建在生物分子运动驱动蛋白上移动细胞骨架微管的运动系统（微管运动），并将其用作纳米级运输机制。由于微管运动过程中的分离现象被认为会抑制运输，因此主动分离微管的方法很少。然而，如果能够建立分离控制技术，它将成为在特定位置选择运输目标的工具，并且被认为成为微管运动的新控制技术。本研究的目的是建立一种利用光照射金薄膜产生的光热效应来控制微管运动脱离的技术。在2022财年，我们首先调整了充当隔热体的光致抗蚀剂膜的厚度，并使用热成像相机测量了所生产的样品的光热效应导致的温度上升。结果证实，随着光致抗蚀剂膜厚度增加，由于光热效应导致的温度升高量增加。此外，在制作的样品顶部制作简单的通道并建立通道内的微管运动后，我们评估了响应光照射的脱离率的变化，发现微管的脱离率随着时间的推移而增加。倾向此外，当光照射时间较短时，我们观察到其他微管重新进入微管已脱离的区域。今后，我们将详细研究驱动蛋白的变性和流场作为微管运动中脱离因素的影响，并对时间分辨率、空间分辨率和可操作性进行评估，以建立控制微管脱离的技术。这是一个需要进行的计划。