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分子モーター / Molecular Motor

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分子モーター(Molecular Motor)は、分子機械(分子レベルの機械装置・究極のナノテクノロジー)における素子の一つです。モーター機能を単一分子(もしくは複数分子の複合体)の分子で実現してしまおう、というものです。


人工的にはロタキサン・カテナンなどの超分子骨格を用いて研究されることが多いですが、動力学機構を実際に備えたものはほとんど報告がありません。

 冒頭の図でも示されている、オレフィン架橋型ヘリセン分子は、オランダ・グローニンゲン大学のBen Feringaによって1999年に開発されました。[1] 熱/光のエネルギーを周期的にかけてやることで一方向にだけ回転するという、ユニークな特性を持ちます。

Feringa_motor_1.gif

 東北大の原田宜之らは、世界で始めて動力機構を備えた光動力分子モーターの構築に成功しています。これは、オレフィンのシスートランス光異性化を回転の動力源とし、ツメ歯車効果、モーター分子のキラリティの特性を生かしたものです。

 一方で、生物界で知られるたんぱく質・RNAでできた分子の中には、モーター挙動を示すものが知られています。

 ATP合成酵素(ATP synthase)は、アデノシン三リン酸(ATP)を分解・消費して上にくっついたF1部位を回転させることが実験的に観測されています。[2] ATPを燃料とした分子モーターというわけです。

ATPsynthase

 では逆に、これを人力的に回してやればどうなるでしょうか?なんと、これによってATPが化学合成されてくるそうです(!)。モーターに対する”発電機”の関係と同じというわけですね。これを実証せしめた[3]のは日本人研究者です。こんなミクロな世界にまで人工物と自然のアナロジーが観られるというのは、本当に面白いですね。

関連文献

  1.  Koumura, N.; Zijlstra, R. W. J.; van Delden, R. A.; Harada, N.; Feringa, B. L. Nature 1999, 401, 152.
  2. Noji, H.; Yasuda, R.; Yoshida, M.; Kinoshita, K. Nature 1997, 286, 299. [Abstract]
  3. Itoh, H.; Takahashi, A.; Adachi, K.; Noji, H.; Yasuda, R.; Yoshida, M.; Kinoshita, K. Nature 2004, 427, 465. [Abstract]

  • 関連書籍
Molecular Motors
Wiley-VCH
Manfred Schliwa(編集)
発売日:2003-03-21
人体の分子の驚異―身体のモーター・マシン・メッセージ
青土社
David S. Goodsell(原著)安田 宏(翻訳)
発売日:2002-08
生体分子モーターの仕組み (シリーズ・ニューバイオフィジックス)
共立出版
石渡 信一(編集)日本生物物理学会(編集)シリーズニューバイオフィジックス刊行委員会(編集)
発売日:1997-11
おすすめ度:3.0
おすすめ度3 分子モーターの研究動向
Springer
J.-P. Sauvage(編集)
発売日:2001-07-15

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

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