Application of Protein Motors to Nanometer- and Micrometer-scale Devices
MEMS/NEMSの最前線 タンパク質モータのナノ・マイクロデバイスへの応用

Kazuhiro OIWA, Reo KOMETANI, Hiroaki KOJIMA, Rinna NAKAMORI, Shinji MATSUI, Hitoshi SUZUKI
2005 Hyomen Kagaku  
Protein motors are chemo-mechanical ATPases that can naturally generate force and move cargo or as individual molecules along tracks of protein polymers (actin filaments or microtubules), using chemical energy from adenosinetriphosphate (ATP) hydrolysis. In order to harness these protein motors to power nanometer-scale devices, we have investigated effective and non-destructive methods for immobilizing them and/or their protein filament tracks on surfaces and to steer the output of these
more » ... i.e. force and movement, into defined directions. We succeeded in aligning protein motors (myosin and its proteolytic fragments) on microscopic tracks composed of polytetrafluoroethylene (PTFE) deposited on the surfaces or polymethylmethacrylate (PMMA) prepared lithographically. Control of protein-motor driven movement of protein filaments was successfully made by using micrometer-scale grooves or walls lithographically fabricated on glass surfaces, and thus unidirectional movement of the filaments was accomplished by adding simple patterns onto the grooves or walls. ータ」と呼ばれるタンパク質の動作原理の解明とその操 1.は じ め に 作,基板表面での機能再構築を目指した基礎研究を行っ 生物はさまざまな生体分子の働きによって,現在のコ ている。 ンピュータや人工機械には真似のできないような,柔軟 で巧妙な能力:自律性,自己集合,自己複製,創発性な 2.タンパク質モータ どの能力を発揮する。この能力の基礎となっているのは 「タンパク質モータ」は,細胞の中に存在するナノメ 「超分子」と呼ばれる生体分子の集合体であり,タンパ ートルサイズのアクチュエータである。生物の動きを作 ク質はこの超分子の代表的メンバーのひとつである。生 り出す「筋肉」や,プランクトン等のもつ「繊毛・鞭毛」 体超分子はまさに究極のナノマシンであり,細胞内で自 といった細胞小器官の原動力となっているものがタンパ 律的に構築され機能して,生体特有の巧妙な機能に力を ク質モータである。これらは,生物共通のエネルギー源 発揮する。私たちは,生体超分子,特に「タンパク質モ であるアデノシン 3 リン酸(ATP)の加水分解に伴うエ ネルギー変化を利用して,運動の軌道となるタンパク質
doi:10.1380/jsssj.26.88 fatcat:lmysgfnxvvghvb6rbf4pblmeom