2017 Fiscal Year Annual Research Report
Physical approach from soft matter to artificial cell
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
25103009
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
今井 正幸 東北大学, 理学研究科, 教授 (60251485)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 由香 東北大学, 理学研究科, 助教 (40630801)
菅原 正 神奈川大学, 理学部, 教授 (50124219)
豊田 太郎 東京大学, 総合文化研究科, その他 (80422377)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 人工細胞 / ベシクル / 情報分子 / 自己駆動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究グループは、生命の最も基本的な性質である、代謝・自己生産・遺伝・自己駆動、の４つの機能を備えた人工細胞の創成を目指すもので以下の３つの観点から研究を進めた。
１）ベシクル型人工細胞の創成：本年度は本研究の最終目的である「進化する原始細胞モデルの実現」を目指し、ポリエチレングリコール担持リン脂質を添加したジャイアントベシクル（GV）膜を用いて、鎖長の異なるDNAを内封したGV型人工細胞を調製し、内部でDNAを増幅したGVへの膜分子前駆体添加を、非競争および競争的条件下で行った。添加に伴う自己生産効率を、共焦点顕微鏡を用いて計測した結果、競争時で1164 bpを内封したGVの増幅率が最大になることがわかった。GV型人工細胞の自然淘汰につながる重要な成果と考えられる。
２）情報高分子と連携したベシクルの再生産：ベシクル上での鋳型重合により膜分子の情報をコードした情報高分子と膜分子を取り込み成長するベシクルが連携したミニマルセルモデルを構築した。さらにこのベシクルに形状の異なる第二成分の脂質分子を加えると、ベシクルの成長・分裂が確認された。特に、この系は膜分子が情報高分子の重合を触媒し、またこの情報分子が膜成長を促進する相互触媒的な系となっている点が特徴である。
３）自己駆動分子集合体：外力なしに水中を駆動する細胞サイズの分子凝集体は，水中を動く細胞の単純な化学モデルとみなすことができ，原始細胞が運動能を獲得するシナリオの一つになりうることから、この分子凝集体の駆動様式を調べた。脂肪族アミン－酢酸－水の3成分系やリン脂質－界面活性剤－水の3成分系において，ひも状分子凝集体が水相内を一方向へ移動しつつ波打ち変形することを観察した。ひも状分子凝集体の波打ち変形を伴う駆動現象は，駆動と変形のカップリングによるアクティブマターの新しい運動様式としても注目される。
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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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Research Products
(41 results)
