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粗視化タンパク質モデルの数値実験による細胞機能の再現と定量的統計理論の構築

使用粗粒度蛋白质模型通过数值实验再现细胞功能并构建定量统计理论

基本信息

批准号：
07J03179
负责人：
林久美子
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University (2009)Waseda University (2007-2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

蛋白質分子モーターであるF_1-ATPaseやDNAヘアピンの一分子実験で非平衡統計力学の関係式を利用する研究を行った。F_1-ATPaseに対しては揺らぎの定理を用いて回転トルク測定を行った。高速カメラを用い、回転トラジェクトリの揺らぎを正確に測定し、揺らぎの定理を用いて従来の方法よりも制度のよい回転トルクの測定に成功した。F_1の野生型のみならず、変異体や他の回転モーターであるV_1-ATPaseに対しても測定が成功した。DNAヘアピンに対しては光ピンセットを用いて20nm程度の小さいヘアピンに周期外力を与えることに成功し、DNAヘアピンの開閉に関して確率共鳴の現象を観察した。確率共鳴は様々な物理系で観測されるが、一分子計測では我々の研究が初めての測定となる。SN比、周期外力のする仕事、滞在時間分布などの確率共鳴の研究で良く知られる量を測定し、DNAヘアピンの運動の特徴付けを行った。塩基対のペアの結合自由エネルギーからヘアピンの開閉に関する自由エネルギーの理論計算と確率共鳴の実験は一致する結果を得た。F_1-ATPaseとDNAヘアピンの実験に関し、データをより深く理解するためにシミュレーションを用いて実験結果を再現することができ、これらの結果は現在、論文にまとめている。一分子実験で非平衡統計力学の関係式を適用する研究によって、生体高分子の統計性質を定量的に理解することが可能になった。

A study on the relationship between protein molecules and nonequilibrium statistical mechanics was carried out. F_1-ATPase is a new type of enzyme. The high speed and high speed of the vehicle can be measured correctly by the method of the vehicle. The wild-type and mutant F_1 were successfully detected. The phenomenon of resonance was observed when the light source was turned on and off at the level of 20nm. The first step in the study of resonance in physics and molecular measurement The study of SN ratio, periodic external force, lag time distribution, accurate frequency resonance, determination of quantity, and motion characteristics of DNA are well known. The results of theoretical calculation and accurate calculation of resonance rate of the base pair are obtained. F_1-ATPase is a DNA enzyme that can be used to detect and detect DNA. A study of the relationship between molecular nonequilibrium statistical mechanics and a quantitative understanding of the statistical properties of biological polymers is possible.