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

基本信息

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

项目摘要

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。

在纳米级，流体受缩放规则的控制，主要重点是扩散运输。这表明生物分子电动机是积极运输分子和颗粒的纳米台词的有效选择。蛋白驱动蛋白是生物分子电动机之一，是一种高效的纳米级发动机，在各种生物学过程中起着重要作用。这使其可以通过将ATP的化学能转换为机械工作，沿着微管（直径为24 nm且长度数十亿的纤维聚合物移动）。这项研究的目的是“基于生物分子进行细胞活性测量的生物芯片”。在第一年，我们使用核糖体和油滴进行了基础研究，该核糖体和油滴模拟了细胞，并提出并设计了一个系统，该系统可以“使用驱动蛋白”和“两种类型的运输物质的电渗输运输” [7，9，9，13;请参阅“演示列表”]。这是一种仅处理液体货物中几个分子和颗粒的开创性方法，表明使用驱动蛋白的主动转运可以应用于“纳米尺寸实验室芯片”。为了证明该系统，进行了使用油滴的传输测定法。目前正在使用脂质体的实验。在运输测定中，评估了驱动蛋白电动机的工作特性（速度和运输距离为70次），同时将油滴放在驱动蛋白上。实验结果表明，油滴不会改变驱动蛋白的运动特性。我们还研究了油滴直径对驱动蛋白转运性能的影响。这表明，无论油滴的直径如何，速度都是恒定的，而油滴的直径显着增加了运输距离。这些结果是根据与传输中涉及的驱动蛋白电动机数量的相关性评估的，发现实验结果与理论模型非常吻合。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
期刊：
Lab on a Chip (印刷中)
影响因子：
0
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