Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
細胞内の代表的な少数性分子であるDNAの振る舞いの理解は、有限個数の分子から成る細胞システムの特性を解明するための重要な課題である。我々は、細胞サイズの単分子膜油中液滴（膜小胞）を用いて、細胞モデル空間を作り出し、小胞内でのDNA分子挙動を解析した。小胞の空間サイズに依存して、DNAが膜に特異的に吸着し、unfoldingすることを見出した。さらに、小胞内のDNA分子および多価カチオンの自由エネルギーを定式化し、物理メカニズムを明らかにした。これは、微小空間に閉じ込められた有限個数の分子システムの挙動が、小胞空間サイズに依存して変化することを示している。また、細胞の再構成実験の器となる細胞サイズリポソームの形成メカニズムの解明に取り組んだ。油中液滴がリポソームへ移行するダイナミクスの詳細を検討し、実験と理論の両面から移行メカニズムを明らかにした。細胞サイズの約１０μｍという大きさが、液滴からリポソームへの移行に最も効率が良いという興味深い知見が得られた。この成果は、Soft Matter誌の表紙を飾った。また近年、細胞内において分子群が協同的に凝集体（相分離構造）を形成することが報告されている。そこで、このような相分離する分子系を人工合成し、細胞モデル空間におけるシステム挙動の解析を行った。分子系として、温度応答性を持つPEG化合物を用いた。ある温度以上でマイクロサイズの分子凝集体を発生することを確認し、細胞サイズの油中水滴に内封した。発生した凝集体は温度上昇に伴い徐々に大きくなり、水滴内の中心部から膜界面に向かって移動する現象を見出した。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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