自律的な分子分離に向けた微小管運動の電気的制御による分子設計論の確立

利用电控制微管运动进行自主分子分离的分子设计理论的建立

• 批准号: 14J02439
• 负责人: 磯崎 直人
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02439/
• 关键词: ナノバイオ; MicroTAS; 生物物理; 分子モーター; 分子分離; MEMS; 電気泳動; 微小管; 曲げ剛性; キネシン; マイクロ流路; 電荷

平成28年度は，当初の目的通り，高精度な微小管分離システムを実証した．まず，これまで提案してきた微小管の特性制御技術を応用し，キネシン上を運動する微小管を複数方向に輸送する技術を確立した．微小管の重合条件の調整，および微小管へのDNAの修飾により，曲げ剛性と電気泳動移動度を改変した複数の微小管を作製した．それぞれの一様電界中における運動方向を定量的に評価した後，その結果を基に分離に最適なマイクロ流体デバイスを設計した．微細加工技術を用いて作製したマイクロ流体デバイス内で，特性の異なる2種類の微小管を運動させた結果，一様なアッセイ環境下においても微小管を約80%の精度で分離できることを初めて実証した．以上の成果は，キネシンと微小管の系を用いた高次機能を有する分子システムの構築につながるものであり，マイクロナノシステムに関する国際会議MicroTASにおいて口頭発表で採択された．さらに，CBMSによる旅費助成を受けるなど，世界的に認められつつある．また，平成28年度においては，生物物理学的な方面にも研究を発展させ，微小管の曲げ剛性に関する新たな知見を得た．従来の曲げ剛性の測定値には2桁程度のばらつきがあるなど，曲げ剛性に関する統一された見解はなかった．画像解析における微小管の位置決定精度，および微小管の伸長速度を変えて曲げ剛性を測定し，これまで考慮されてこなかったこれらの条件が曲げ剛性を決定する重要な要因であることを明らかにした．さらに，曲げ剛性の正確な測定手法を確立することで，微小管の伸長速度がある閾値を超えると，曲げ剛性が急速に低下するという新たな知見を得た．以上の成果は，曲げ剛性の関わる細胞内輸送の制御機構の解明につながるものであり，生物物理学に関する国際会議Biophysical Societyに採択され，分野を跨いで注目されている．

At the beginning of the year of Pingcheng 28, the purpose of high-precision microtubule separation, microtubule separation, microtubule characteristics control technology application, microtubule operation, microtubule replication, microtubule coincidence, microtubule coincidence, microtubule, microtu The degree of motion of curved electrophoretic swimming is changed, the number of microtubes is changed, and the microtube is used to perform a quantitative measurement of the direction of motion in the electrical industry. the results show that the system is the most reliable in the field of electrical engineering. Micromachining technology uses the device to operate the device for the measurement of fluid flow. The results show that the precision of microtubes in the environmental environment is about 80%. The results show that the accuracy of microtubes in the environment is about 80%. The results of the above results show that the performance of the microtube system is very high, and the accuracy is about 80% in the environmental environment. The MicroTAS Conference, the International Conference, the International Conference. The new knowledge of the microtubule is greatly appreciated. The temperature of the microtubule is determined by the measurement of the temperature of the microtubule. The accuracy of the position of the microtubule is determined by the analysis of the portrait, the elongation speed of the microtubule, the elongation speed of the microtubule, and the position of the microtube. Because of the accuracy of the measurement method, the accuracy of the measurement method, the speed of the microtube, the speed of the micro-tube, the speed of the microtubule, the speed of The information is sent to the control agency to explain the situation in the laboratory, the Biophysical Society conference in biophysics, the international conference on biophysics, and the international conference on biological physics.

项目成果

Controlling Gliding Trajectories of Microtubules by Altering Microtubule Flexural Rigidity

通过改变微管弯曲刚度控制微管的滑动轨迹

• 发表时间: 2016
• 作者: Naoto Isozaki;Scott Erickson;Hirofumi Shintaku;Hidetoshi Kotera;Taviare L. Hawkins;Jennifer L. Ross;Ryuji Yokokawa
• 通讯作者: Ryuji Yokokawa

University of Wisconsin - La Crosse/University of Massachusetts - Amherst(米国)

威斯康星大学拉克罗斯分校/马萨诸塞大学阿默斯特分校（美国）

微小管の運動方向制御のための曲げ剛性設計

用于控制微管运动方向的弯曲刚度设计

• 发表时间: 2015
• 作者: 磯崎直人，新宅博文，小寺秀俊，横川隆司

Microtubule sorting by persistence length and surface charge density of microtubules

根据微管的持续长度和表面电荷密度进行微管分类

• 发表时间: 2017
• 作者: Naoto Isozaki;Hirofumi Shintaku;Hidetoshi Kotera;Taviare L. Hawkins;Jennifer L. Ross;and Ryuji Yokokawa
• 通讯作者: and Ryuji Yokokawa

Microtubule Sorting within a Given Electric Field by Designing Flexural Rigidity

通过设计抗弯刚度在给定电场内进行微管分类

• 发表时间: 2015
• 作者: Naoto Isozaki;Suguru Ando;Hirofumi Shintaku;Hidetoshi Kotera;Edgar Meyhofer;and Ryuji Yokokawa
• 通讯作者: and Ryuji Yokokawa