細胞活性の計測を目指す生体分子モータを用いたバイオチップの開発

开发利用生物分子马达测量细胞活性的生物芯片

• 批准号: 08F08724
• 负责人: 藤田 博之
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08724/
• 关键词: 生体分子モータ; キネシン; 微小管系; リポソーム; 油滴; 電気融合

ナノスケールでは、スケーリング則に流体が支配され、拡散による輸送が主体になる。このことは、分子や粒子を能動的に輸送するナノデバイスには、生体分子モータが効果的なオプションになることを示している。生体分子モータの一つである、タンパク質のキネシンは、ナノスケールの高効率なエンジンであり、生物の種々のプロセスにおいて重要な役割を果たしている。これはATPの化学エネルギーを機械的仕事に変換することによって、微小管(直径24nm、長さは数十μmの繊維状のポリマー)に沿って動くことができる。本研究の目的は「細胞活性測定のための生体分子に基づくバイオチップの開発」である。初年度は、細胞を模擬したモデルである「リボソームと油滴」を用いて基礎研究に取り組み、「キネシンを用いた輸送」と「2種類の輸送物質の電気融合」を実現するシステムの提案と設計を行った[7,9,13;発表リスト参照]。これは、液体積荷中の僅か数個の分子や粒子を取り扱う画期的な方法であり、キネシンを用いた能動輸送が「ナノサイズのlab-on-a-chip」へ適用できることを示したものである。このシステムを実証するために、油滴を用いた輸送アッセイを行った。リポソームを用いた実験も現在進行中である。輸送アッセイでは、キネシンに油滴を載せた状態で、キネシンモータの動作特性(速度と輸送距離、70回)を評価した。実験結果から、油滴はキネシンのモータ特性を変化させないことが分かった。また、油滴の直径がキネシンの輸送特性に与える影響を調べた。これによると、速度は油滴の直径に関係なく一定であり、一方で油滴の直径が増加すると、輸送距離は著しく増大した。これらの結果を、輸送に関与しているキネシンモータ数との相関関係から評価したところ、実験結果は理論モデルとよく一致することがわかった。

ナ ノ ス ケ ー ル で は, ス ケ ー リ ン グ is に fluid が dominate さ れ, company に よ る conveying が subject に な る. こ の こ と は, molecular を や particles move に conveying す る ナ ノ デ バ イ ス に は, living body molecular モ ー タ が unseen fruited な オ プ シ ョ ン に な る こ と を shown し て い る. Born body molecular モ ー タ の a つ で あ る, タ ン パ ク qualitative の キ ネ シ ン は, ナ ノ ス ケ ー ル の high working rate な エ ン ジ ン で あ り, biological の 々 の プ ロ セ ス に お い て important な "を cut fruit た し て い る. こ れ は ATP の chemical エ ネ ル ギ ー を mechanical shi matter に variations in す る こ と に よ っ て, tiny tubes (24 nm in diameter, long さ は tens of microns の 繊 d shape の ポ リ マ ー) に along っ て dynamic く こ と が で き る. The purpose of this study is to conduct "determination of cell activity ため に organism molecular に units づくバ <s:1> チップ チップ development" である. Annual は, cells in the early を simulation し た モ デ ル で あ る "リ ボ ソ ー ム と droplets" を with い て に take み り group, and basic research "キ ネ シ ン を with い た pipe" と "2 kinds の conveying material の electricity 気 fusion" を be presently す る シ ス テ ム の line design proposal と を っ た [7,9,13; 発 table リ ス ト reference]. こ れ は, fluid volume load of の か only several の molecular や particle を take り Cha う な method of drawing period で あ り, キ ネ シ ン を with い た active transport が "ナ ノ サ イ ズ の lab - on - a - chip" で へ apply き る こ と を shown し た も の で あ る. <s:1> システムを practical evidence するために, oil droplets を are transported by た た, アッセ を を lines った. Youdaoplaceholder0 ムを ムを using the リポソ た experiment リポソ in progress である. Conveying ア ッ セ イ で は, キ ネ シ ン に droplets を load せ た で, キ ネ シ ン モ ー タ の action features (speed と conveying distance, back to the 70) を review 価 し た. The experimental results show that タ ら, oil droplet キネシ キネシ <s:1> モ タ タ タ characteristic を variation させな とが とが とが とが とが score キネシ った. Youdaoplaceholder0, the diameter of the oil droplet がキネシ, the <s:1> conveying characteristics に and the influence of える on を regulation べた. こ れ に よ る と, speed は diameter droplets の に masato is な く certain で あ り, one party で diameter droplets の が raised plus す る と, conveying distance は し く raised large し た. こ れ ら の results を, conveying に masato and し て い る キ ネ シ ン モ ー タ number と の phase masato masato is か ら review 価 し た と こ ろ, be 験 results は theory モ デ ル と よ く consistent す る こ と が わ か っ た.

项目成果

Kinesin-Based Transportation and Electrofusion of Lipid Vesicles

基于驱动蛋白的脂质囊泡运输和电融合

• 发表时间: 2008
• 作者: C. Bottier;M. C. Tarhan;D. Collard;R. Yokokawa;and H. Fujita
• 通讯作者: and H. Fujita

Active Transport of Oil Droplets along Oriented Microtubules by Kinesin Molecular Motors

驱动蛋白分子马达沿定向微管主动运输油滴

• 期刊: Lab on a Chip (印刷中)
• 作者: C. Bottier;J. Fattaccioli;M. C. Tarhan;R. Yokokawa;F. O. Morin;B. J. Kim;D. Collard;H. Fujita
• 通讯作者: H. Fujita

DNA molecule manipulation by motor proteins and enzymatic reaction at the single molecule level

通过运动蛋白和单分子水平的酶反应来操纵 DNA 分子

• 发表时间: 2008
• 作者: R. Yokokawa;M. C. Tarhan;C. Bottier;D. Collard;H. Fujita;M. Kasahara
• 通讯作者: M. Kasahara

Isolation and Manipulation of Single Microtubule by Silicon Microtweezers

用硅微镊子分离和操作单个微管

• 发表时间: 2008
• 作者: M. C. Tarhan;D. Collard;Bottier;R. .Yokokawa;M. Hosogi;G. Hashiguchi and H. Fujita
• 通讯作者: G. Hashiguchi and H. Fujita

Transport of Functionalized Microneedles by Gliding Assay-Based Molecular System

基于滑动分析的分子系统传输功能化微针

• 发表时间: 2008
• 作者: M. C. Tarhan;R. Yokokawa;C. Bottier;E. Sarajlic;and H. Fujita
• 通讯作者: and H. Fujita