オルガネラゾーン形成と成熟の数理モデリング

• Project Area: Toward an integrative understanding of functional zones in organelles
• Project/Area Number: 18H04874
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University (2019); Institute of Physical and Chemical Research (2018)
• Principal Investigator: 立川 正志 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (30556882)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 生物物理 / オルガネラ / パターン形成

Outline of Annual Research Achievements

ERにおいて翻訳された膜タンパク質や分泌タンパク質がゴルジ体へと送られる場所となるER Exit Site(ERES)が、どのように形成されるか、数理モデリングの手法を用いて調べた。前年度の結果より、低分子量Gタンパク質であるSar1-GTPとその活性化因子（GAP）であるSec23/24を中心にした２変数からなる反応拡方程式が適切なパラメタ値でSec23/24が集積する安定なドメインの形成すること、複数のドメインが独立に安定化することが示されている。一方、ERESはER膜の主に鞍状形態の部分に集積することが知られている。そこで、作成した反応拡散方程式のモデルを様々な曲面の上で解くことで、モデルにおけるSec23/24集積ドメインと膜形態の関係を調べた。結果、集積ドメインの成長率は膜のガウス曲率に依存すること、これまで作成したモデルのヴァリエーションの範囲内で、パラメタを変化させることにより、正のガウス曲率が集積ドメインを成長促進させる場合と負のガウス曲率（鞍状形態）が集積ドメインを成長促進させる場合との両方が実現することを示した。ERESはこの二つの場合のうち、負のガウス曲率により促進されている場合に相当すると考えている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Phagocytosis is mediated by two-dimensional assemblies of the F-BAR protein GAS7 (2019)
  • Author(s): Hanawa-Suetsugu Kyoko et al.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Issue: 1 Pages: 4763-4763
  • DOI: 10.1038/s41467-019-12738-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modeling the functions of condensin in chromosome shaping and segregation (2018)
  • Author(s): Sakai Yuji、Mochizuki Atsushi、Kinoshita Kazuhisa、Hirano Tatsuya、Tachikawa Masashi
  • Journal Title: PLOS Computational Biology Volume: 14 Issue: 6 Pages: e1006152-e1006152
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1006152
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] A computational approach for understanding the Golgi morphology (2019)
  • Author(s): Masashi Tachikawa
  • Organizer: 第５６回日本生化学会大会
• [Presentation] PHYSICAL MODELING OF FORMATION OF CELLULAR ORGANELLE (2019)
  • Author(s): Masashi Tachikawa
  • Organizer: 4th Africa International Biotechnology and Biomedical Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ゴルジ装置の自己組織化形成過程 (2018)
  • Author(s): 立川 正志
  • Organizer: 第５６回日本生物物理学会年会
  • Invited
• [Presentation] Physical Model Simulation of Golgi Reassembly Dynamics (2018)
  • Author(s): 立川 正志
  • Organizer: International Workshop on Biological Membranes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In silico reconstitution of the Golgi reassembly process reveals the self-organizing properties (2018)
  • Author(s): 立川 正志
  • Organizer: FEBS Special Meeting. The 2018 Golgi Meeting: membrane trafficking in cell organization and homeostasis
  • Int'l Joint Research
• [Book] 実験医学2018年8月号 (2018)
  • Author(s): 山本 一男、原 裕貴
  • Total Pages: 148
  • Publisher: 羊土社
  • ISBN: 9784758125109
• [Book] 生体の科学2018年6月号 (2018)
  • Author(s): 栗原 裕基
  • Total Pages: 95
  • Publisher: 医学書院