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分子モーターの1分子トラジェクトリからポテンシャルを描く

从分子马达的单分子轨迹中得出势能

基本信息

批准号：
23654137
负责人：
鳥谷部祥一
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23654137/
关键词：
分子モーター統計力学 F1-ATPase エネルギー変換

项目摘要

分子モーターは,化学エネルギーを力学運動に変換するナノサイズの化学エンジンである.したがって,そのエネルギー論を議論することは,分子モーターの動作原理を理解するうえで本質的である.特に,回転分子モーターF1-ATPaseは生体内で自由エネルギー変換の中心的な役割を担い,そのエネルギー論は生物学的にも重要である.F1-ATPaseはほぼ100%の自由エネルギー変換効率を持つことが知られており,なぜこのような高効率を実現できるのか,非平衡熱力学の観点からも興味深い.我々は,1分子トラジェクトリのみから,分子モーターの力学ポテンシャルを見積もる方法をすでに開発している.本研究課題では,この方法をF1-ATPaseに応用し,F1-ATPaseの高効率な自由エネルギー変換機構の仕組みを解明しようと試みた.我々は,光学系の調整と高度な画像処理により,露光時間40usで1秒間に9000枚の画像をリアルタイムでPCに記録できるシステムを構築した.このシステムを用いてF1-ATPaseの極めて時間分解能の高い1分子トラジェクトリを測定し,上記の方法を用いて解析した.その結果,F1-ATPaseの化学状態ごとの力学ポテンシャル,力学ポテンシャルが切り替わる瞬間の回転軸の角度,回転によって生じる熱散逸量などを,1分子トラジェクトリのみから推定することに成功した.そして,化学状態がランダムに切り替わるのではなく,中心の回転軸が少し進んだところでのみ状態が切り替わることを発見した.これは,F1-ATPaseが,"Diffusion-and-catch"と"Power stroke"の2つの機構を巧みに利用してトルクを発生していることを示唆している.これが,F1-ATPaseが高効率性を実現している理由の1つだと推測される.このような知見はある程度予想されてはいたものの,実験データから導き出したのは初めてであり画期的な成果と言える.

Molecular chemistry, chemical chemistry, mechanics, chemistry, chemistry, chemistry. I don't know how to talk about it. I don't know how to do it. I don't know how it works. In this paper, we discuss the importance of F1-ATPase in biology, which is very important in biology. In this way, we know that the rate is high, the rate is high, and the non-equilibrium mechanics is very interesting. We do not know that the molecular weight is very high, and the molecular weight is very high. The molecular weight is very high. In this study, the F1-ATPase method is used, and the F1-ATPase rate is high. The staff of the organization is responsible for explaining the performance of the system. In our department, the optics department adjusts the height of the portrait to manage the camera, and the exposure time 40us takes 9000 portraits per second to record the PC record. In this paper, we use the method of F1-ATPase active time decomposition to determine the temperature of 1 molecule, and the previous method is used to analyze the temperature. According to the results of the test, the F1-ATPase chemical state, mechanical properties, mechanical properties, temperature, temperature In this case, the chemical status is different, the center is responsible for the improvement, and the center is concerned. F1-ATPase, F1-ATPase, "Diffusion-and-catch", "Power stroke", the organization has skillfully made use of the information system to make use of the information system to show that it is instigating it. The reason for the high frequency of the F1-ATPase is that there is no reason to recommend it. I don't know how much I want to know. I don't know how much I want to know. I don't want to know how much I want to know.

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）

Single-molecule nonequilibrium thermodynamics of molecular motor

分子马达的单分子非平衡热力学

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
S.Toyabe;H.Ueno;E.Muneyuki
通讯作者：
E.Muneyuki

情報と熱と悪魔-熱運動を利用する

信息、热量和魔鬼——利用热运动

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
科学(岩波書店)
影响因子：
0
作者：
Ishihara;Shozo;本田貴大，初貝安弘，青木秀夫，河原林透;桂木洋光;S. Sasa;Shozo Ishihara;M. Ogura and H. Akai;鳥谷部祥一
通讯作者：
鳥谷部祥一

情報-自由エネルギー変換と分子モーター

信息-自由能量转换和分子马达

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Ogura;N.H. Long;and H. Akai;山田智哉，桂木洋光;Y. Hatsugai;鳥谷部祥一
通讯作者：
鳥谷部祥一

Thermodynamic efficiency and mechanochemical coupling of F1-ATPase

DOI：
10.1073/pnas.1106787108
发表时间：
2011-11-01
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Toyabe, Shoichi;Watanabe-Nakayama, Takahiro;Muneyuki, Eiro
通讯作者：
Muneyuki, Eiro

1分子トラジェクトリから情報を絞り出す-F1モーターを例にとって-

从单分子轨迹中提取信息——以F1电机为例——

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hironori Hoshino;Shin Nakamura;Y. Hatsugai;M. Ogura and H. Akai;Shynsuke Yabunaka;T. Yamada and H. Katsuragi;鳥谷部祥一
通讯作者：
鳥谷部祥一