東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻の住吉里英子大学院生、山岸雅彦助教、矢島潤一郎教授、学習院大学の西坂崇之教授、情報通信研究機構(NICT:エヌアイシーティー)未来ICT研究所の古田茜研究員、古田健也研究マネージャーらは、バイオナノマシンの一種、キネシンのモータードメインを構成するループ領域に微小なDNAオリゴマーを結合させ、自在に運動支点をデザインする方法を開発し、どのような運動支点であってもキネシンは、細胞骨格・微小管に作用して一方向に力を発生できることを明らかにした。
従来は、モータードメインとテイルドメインを繋ぐリンカードメインの構造変化が力発生の起源と考えられていたが、同研究により従来モデルを大きく修正する必要が生じた。
バイオナノマシンは、人間が作るマシンとどことなく似ているように捉えることもできるが、運動する仕組みは似て非なるもの。
同研究成果は、生体高分子から構成されるミクロなバイオナノロボットを設計するための指針を与えるものとして期待できる。
同研究では、キネシンのモータードメイン内のループ位置を運動支点とし、ネックリンカーの構造変化自体が直接動きに変換されない条件でもキネシンが運動できるという、従来の定説を覆しうる新たな知見を提供した。
さらに、モータードメインが両方向運動性を有すことを見出し、モータードメインにかかる外部負荷状況に応じて運動方向が決定されている可能性も示した。
しかしながら、モータードメインと微小管との結合と解離の両方、もしくは、どちらか一方のみが変調されて一方向運動性が生じているのかどうかといった運動が創発される実体が実験的に示されていないため、運動の基幹機構の解明に迫るさらなる研究が必要。
バイオナノマシンに特徴的な確率過程が含まれる運動機構を解明することによって、人工マシンとは異なる原理で動作するバイオミメティック(生体模倣的)な発動分子マシンの創製の設計指針になることが期待される。<情報通信研究機構(NICT)>