우리 그룹은 미생물에 의해 구동되는 세계 최초의 로투스 바카라 로테이션 모터를 개발했으며 IT에 대한 세부 사항을 발표했습니다 (1) 구동력 공급원이 사용되었습니다Mycoplasma mobile라고하는 길이는 약 1µm 인 박테리아 (활공 박테리아)입니다 유리 나 성형 표면에 미끄러지는 알려진 박테리아가 많이 있습니다Mycoplasma mobileATP (Adenosine Triphosphate)를 합성하여 에너지 원으로서 ATP의 가수 분해를 사용하여 글루코스를 배지에서 세포에 포함시킨다Mycoplasma mobile의 슬라이딩 모션 이후 고속 (2-5 µm/s)과 연속적인 특징으로, 우리는 이것을 전원으로 사용하여 로투스 바카라 모터 요소를 연구하고 개발하고 있습니다
먼저, 리소그래피 (반도체 미세 가축 기술)에 의해 생성 된 다양한 로투스 바카라 패턴을 소개 할 것입니다
MyCoplasma mobile의 동작을 관찰하면서, 우리는 그것이 평면에서 비교적 똑바로 움직이지만 키가 약 500 nm의 벽에 부딪 칠 때 벽의 아래쪽 가장자리를 따라 계속 움직이는 것을 발견했습니다 그러나 벽이 가파른 각도로 구부러지면 굽힘을 따라 움직일 수없고 똑바로 계속 될 것임이 밝혀졌습니다 이것은 가장 흔합니다
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| 그림 1MyCoplasma mobile한 방향 및 로투스 바카라 로터 (E, F) D는 원형 트랙의 벽을 따라 움직입니다Mycoplasma mobile세포 뾰족한 경사를 가진 사람이 앞에 있습니다 스케일 바 : 2µm |
다음으로, 모터로 작동하는 실험의 경우,이 원형 패턴에 맞는 돌출부가있는 20 μm 로투스 바카라 로터 (임펠러)가 리소그래피 기술을 사용하여 생성되었으며 표면은 스트렙 타비 딘이라는 단백질로 덮여있었습니다 (그림 1E, F) 반면에,
Mycoplasma mobile비오틴을 세포의 표면 단백질에 화학적으로 첨가하여 위에서 설명한 원형 패턴으로 이동하게 하였다
이런 식으로 움직이는 박테리아에 로투스 바카라 로터를 놓을 때, 비오틴과 스트렙 타비 딘은 강한 친화력을 가지므로 로투스 바카라 로터 돌출부와 움직임이 진행 중입니다Mycoplasma mobile셀이 결합되었고 로투스 바카라 로터가 시계 방향으로 회전하기 시작했습니다회전 속도는 약 2 rpm (분당 회전)이고 토크는 2-5 × 10-16nm이 추정됩니다
Mycoplasma mobile의 움직임 ATP 단백질 GLI349 및 GLI521 (2)의 가수 분해로 인한 형태 변화에 의해 구동되는 것으로 생각된다 생물학적 세계에는 화학 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 운동 단백질이라는 것이 있습니다 예를 들어, 근육 수축은 액틴 필라멘트 위로 움직이는 미오신에 의해 구동됩니다 신경 축삭 내에서, 키네신이라는 운동 단백질은 미세 소관이라고 불리는 단백질 섬유 위로 이동하여 신경 전달 물질로 포장 된 Quambrane 소포를 운반한다 이러한 운동 단백질은 매우 작고 인공 모터가 가지고 있지 않은 다양한 특성을 가지므로, 전원으로 사용하기 위해 한동안 적용 연구가 수행되었습니다
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| 그림 2 미세 소관을 1 차원과 한 방향 (왼쪽)으로 이동하는 패턴 및 트랙에서 미세 소관의 형광 현미경 이미지 왼쪽 그림에서, 좁은 선형 트랙은 주변보다 홀로 러이며, 키네신 단백질은 바닥 표면에 선택적으로 흡착된다 따라서, 미세 소관을 움직일 수는 벽 위로 올라갈 수 없으며 선형 트랙 내에 묶여 양방향으로 1 차원 운동을 유발합니다 화살촉과 같은 "정류 패턴"을 추가하면 양방향 모션을 일방 통행으로 전환합니다 |
우리는 또한 이와 같은 연구를 시작한 첫 번째 사람이었습니다 먼저,도 2에 도시 된 바와 같은 트랙은 유리 표면의 리소그래피에 의해 만들어졌으며, 키네신은 바닥 표면에만 결합하여 미세 소관의 이동을 평면으로 제한하는 성공을 초래했다 또한 화살촉 패턴을 추가함으로써 거의 모든 미세 소관이 한 방향으로 이동할 수 있습니다 (3)이것은 정제 된 모터 단백질을 사용한 세계 최초의 단방향 운동 시스템이며, 우리의 획기적인 이후, 전 세계적으로 Kinesin 및 Microtubule 단방향 운동 시스템을 미세 랜 스포츠 시스템으로 실질적으로 사용하는 연구가 진행 중입니다
그러나 정제 된 단백질을 사용하는 예에서는 높은 수준의 통합으로 인해 매우 강력하지만 정제하는 데 시간이 많이 걸리며 몇 시간에서 하루에서 하루에 수명 만 있습니다 대조적으로, 박테리아를 사용하는 경우 간단한 문화에서 자라서 장기 운동을 허용 할 수 있습니다 또한, 정제 된 단백질을 결합하여 큰 조직을 생성하는 것은 어렵지만, 박테리아는 조직이 조립되어 안정적으로 작동 할 수있게한다
이러한 특성을 고려할 때, 이번에 개발 된 박테리아 중심의 로투스 바카라 모터는 현실적인 접근 방식을 향한 첫 단계라고 할 수 있습니다
QUOTE
1 Hiratsuka, Y, M Miyata, T Tada 및 T Q P Uyeda (2006) 박테리아에 의해 구동되는 미세 모터Proc Natl 아카드 공상 과학 미국(PNAS, doi : 101073/pnas0604122103)
2 Miyata Masato (2005) Mycoplasma의 활공 운동 - 새로운 생물학적 운동 메커니즘단백질 핵산 효소 50: 239-245.
3 Hiratsuka, Y T Tada, K Oiwa, T Kanayama 및 T Q P Uyeda (2001)는 로투스 바카라 리시토 그래피 트랙을 따라 키네신-구동 미세 소관 운동의 방향을 제어합니다Biophys J, 81:1555-1561.