細胞スケール閉鎖空間内における反応拡散波の物理
Publicly Offered Research
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
16H00809
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
藤原 慶 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20580989)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 合成生物学 / 反応拡散系 / 細胞分裂 / 人工細胞 / 反応拡散 / 自己組織化 / ソフトマター / 生物物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バクテリアの細胞分裂開始面を決定するMinタンパク質の反応拡散波（Min波）の人工細胞内再構成系を用い、反応拡散波の細胞サイズ空間におけるふるまいを解明することを目的としている。H28年度までに、Min波の人工細胞内での創発に必要な条件を見出したが、そのメカニズムは不明であった。そこでH29年度は、生化学的手法とMin波の人工細胞のサイズ相関を組み合わせ、このメカニズムに迫った。
Min波の発生条件を探索したところ、Min波の要素であるMinEの自発的な膜吸着が小さな空間サイズでは促進されることを見出した。空間サイズとMinEの自発的吸着の相関を解析したところ、MinE濃度依存的に空間依存性が変化することが見出された。そこでMinEの膜吸着能が異なる変異体を用意し同様の解析を行ったところ、その空間サイズ依存性は変異体の性質に伴い大きく変化することが示された。この結果は、MinEとの結合依存性が異なるよう脂質膜成分を変化させることに観察された。このことから、空間サイズが支配する細胞質：膜面での存在比の変化が細胞サイズ空間における反応拡散波の発生に重要であることが示された。
また、人工細胞内でのMin波は、バルク系と異なり、一定の濃度下でのみ発生することが明らかになった。それゆえ、転写翻訳装置の添加によりMin波の成分を合成させたところ、Min波の発生と消失が遷移する現象が観察された。
さらにMin波が示す性質の空間サイズ依存性を解析したところ、空間サイズがMin波の形状や速さをスケーリングし、波が単一の条件では空間サイズによらずMin波の占有率や回転周期が一定となる現象を見出した。この現象は数値シミュレーションにより、空間サイズに由来することが示唆された。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
