抄訳
DNAナノ／マイクロ粒子モーターは、粒子表面のDNAと基板上のRNAとの結合、および酵素によるRNA分解を繰り返して自律的に運動する人工分子モーターである。本研究は、粒子と基板の幾何学と確率的な反応進行を組み込んだ数理シミュレーションにより、粒子径100～5000 nmのモーターの運動を解析した。その結果、粒子径に依存してステップ長と停止時間が増加し、両者が相殺するため運動速度が粒子径にほとんど依存しないことを明らかにした。一方、粒子径が大きくなるにつれて走行距離は増加し一方向性も向上した。走行距離の増加はレールからの脱離確率の低減に起因し、一方向性の向上は結合点分布の前進方向への平均化に起因することを明らかにした。さらに、結合形成からRNA分解に至る三段階の反応素過程を全て10倍速めると、200 nm/sを超える高速化が可能と予測した。本成果は、粒子径と反応速度の両面から高性能な人工分子モーターを設計する指針を与えた。