水分解に共役することで、その反応は制御され、タンパク質モータでは一方向の運動や大きな力発生につながっている。加えて、要素のサイズをナノメートルにするところにも重要なヒントが隠されているようにも感じる。このサイズでは、熱エネルギーも化学エネルギーも電気的エネルギーもほぼ同じオーダーとなり、高い互換性を示すようになる。ICT素子が小型化してナノメートルの世界に入ってきている現在、生体機能材料としてのタンパク質の研究は新たな「知」の宝庫として役立つであろう[17]。さらに、本稿で紹介した研究で扱った細胞骨格とタンパク質モータのダイナミクスは、従来の化学システムでは簡単に創り出せない新しい現象を数々と創出するだけではなく、そのメカニズムの理解も可能である。細胞の形や振る舞いの基本原理を与えるだけではなく、化学反応の制御や高次構造の自己組織化などエンジニアリングでの応用が期待できよう。僅か数種類のタンパク質の混合物が創り出す動態の記述と数理的な解析が両輪となって研究が進むことで、幅の広い応用のポテンシャルが明らかになってきているのではないだろうか。謝辞本稿で紹介した研究は、住野豊氏（現・東京理科大学）、永井健氏（現・北陸先端大学）、Hugue Chaté氏（CEA Saclay）と吉川研一氏（現・同志社大学）との共同研究成果及び鳥澤嵩征氏（現・国立遺伝学研究所）と谷口大相氏（現・京都大学）、石原秀至氏（現・東京大学）との共同研究成果である。後者は、JST 戦略的創造研究推進事業CREST「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域における研究課題「細胞間接着・骨格の秩序形成メカニズムの解明と上皮バリア操作技術の開発」（研究代表者：月田早智子氏）として実施した。【参考文献【1Helbing, D., et al., “Self-organized pedestrian crowd dynamics: Ex-periments, simulations, and design solutions,” Transportation Science, vol.39, no.1, pp.1-24, 2005. 2Chowdhury, D., L. Santen, and A. Schadschneider, “Statistical physics of vehicular traffic and some related systems,” Physics Reports-Review Section of Physics Letters, vol.329, no.4–6, pp.199–329, 2000. 3Zhang, H.P., et al., “Collective motion and density fluctuations in bacte-rial colonies,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol.107, no.31, pp.13626–13630, 2010.4Camley, B.A. and W.J. Rappel, “Physical models of collective cell mo-tility: from cell to tissue,” Journal of Physics D-Applied Physics, vol.50, no.11, 2017.5Vicsek, T., et al., “Novel type of phase transition in a system of self-driven particles,” Phys. Rev. Lett., vol.75, 1995.6Toepfer, C. and J.R. Sellers, “Use of fluorescent techniques to study the in vitro movement of myosins,” Exp. Suppl., vol.105, pp.193–210, 2014.7Karsenti, E., “Self-organization in cell biology: a brief history,” Nat. Rev. Mol. Cell Biol., vol.9, no.3, pp.255–262, 2008.8Vale, R.D. and R.A. Milligan, “The way things move: looking under the hood of molecular motor proteins,” Science, vol.288, no.5463, pp.88–95, 2000.9Torisawa, T., et al., “Spontaneous Formation of a Globally Connected Contractile Network in a Microtubule-Motor System,” Biophysical Jour-nal, vol.111, no.2, pp.373–385, 2016.10Sumino, Y., “Large-scale vortex lattice emerging from collectively mov-ing microtubules,” Nature, vol.483, 2012. 11Rayleigh, L., “On convective currents in a horizontal layer of fluid when the higher temperature is on the under side,” Philos. Mag., vol.32, 1916 12Cross, M.C. and P.C. Hohenberg, “Pattern formation outside of equilib-rium,” Rev. Mod. Phys., vol.65, 1993.13Nagai, K.H., et al., “Collective Motion of Self-Propelled Particles with Memory,” Physical Review Letters, vol.114, no.16, p.168001, 2015. 14Needleman, D. and Z. Dogic, “Active matter at the interface between materials science and cell biology,” Nature Reviews Materials, vol.2, no.9, 2017.15Howard, J., “Mechanical-to-chemical transduction by motor proteins,” Biophysics of the Cochlea: From Molecules to Models, pp.37–46, 2003.16Howard, J., “Motor Proteins as Nanomachines: The Roles of Thermal Fluctuations in Generating Force and Motion,” Biological Physics: Poin-care Seminar 2009, vol.60, pp.47–59, 2011.17Hess, H., et al., “Molecular motors in materials science,” MRS Bulletin, vol.44, no.2, pp.113–118, 2019.大岩和弘 （おおいわ かずひろ）未来ICT研究所主管研究員理学博士バイオICT・生物物理学152-2 生体分子による動的秩序形成の仕組み ナノメートルサイズの生体分子の動的相互作用が創つくり出す規則的構造
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