Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、数理モデルを用いてオルガネラ選別輸送ゾーンの形成および成熟過程を記述し、その制御メカニズムの解明を目指す。オルガネラの選別輸送ゾーンはオルガネラ膜上に特定の分子が集積することにより形成される。研究代表者はこれまでに小胞体膜上の選別輸送ゾーンであるERES の数理モデルを構成し、また、オルガネラ形態を記述する３次元膜シミュレーターの開発を行ってきた。本研究ではこの二つの成果を組み合わせることで、ERES の包括的なシミュレーションシステムを構築する。このシステムにより、ERES が形成されCOPII コートベシクルが生み出される過程を再現し、その解析を行う。
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。ERESをER膜上での分子パターンとしてとらえ、ERESに必須であるタンパク質の集団からなる反応モデルを作成し、そのパターン形成の様相を調べた。中心となる分子として低分子量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に注目した反応拡散方程式を作成し、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を再現した。このERES形成モデルを組み込んだ膜シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、Sec23/24がコート分子としてベシクル形成を促進するこに注目し、Sec23/24が膜に曲率を与える効果を取り入れてモデルを設計した。結果、ERESがER膜からbuddingするダイナミクスに再現に成功した。ERES buddingがどのように制御されるか、いくつかの反応定数と力学パラメタを変化させて解析を行い、Sec23/24が曲率依存的に膜から離脱する速度が重要であること、この速度が中程度の時に、実験に観察されているSec23/24が外れたbudding構造が形成されることを見出した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020
All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 1 results, Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results)
iScience
Volume: 23 Issue: 9 Pages: 101466-101466
10.1016/j.isci.2020.101466
