2019 Fiscal Year Annual Research Report
Living Matter as a Super Parallel Autonomous System
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15H02121
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
吉川 研一 同志社大学, 研究開発推進機構, 客員教授(嘱託研究員) (80110823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 修 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)
福田 青郎 関西学院大学, 理工学部, 講師 (30421283)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生命現象の物理 / 時空間秩序 / 非線形科学 / 非線形物理 / 自律運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生命体を非平衡開放系での自律的システムと捉え、生命現象の基盤を物理の視点で解き明かすことを目指す。生命現象の中でも、 １）非平衡ゆらぎが引き起こすマクロな自律運動 (nmからcmスケールへの逆カスケード)、２）DNA（一次元塩基配列）から形態形成（時空間４次元）への物理学、の２つの未解明の問題を中核的な課題として捉え、数理モデルと実空間モデルの研究を有機的・効果的に組み合わせる中で、生命現象の本質に迫ることを目指した。自律運動系に関して、気水界面に対して、水平方向からのレーザ照射により、光路に沿った流体運動を引き起こし、順方向と逆方向にスイチングすることが可能であることを明らかにして報告した(Appl.Phys.Lett.,2020)。水平方向から流体運動のスイッチングを行なうことが可能であるとする本発見の意義は大きいと思われる。2)の課題の中で、DNAの構造と活性の相間を追究する研究の過程で、当初は予想できなかった現象を見出した。すなわち、溶液のミクロ相分離現象に伴い、細胞様の構造が自発的に生成し、それに伴い、DNAの高次構造も特異的な変化を示すことを発見した。このような、ミクロ相分離により自己創生するモデル細胞の実験と解析をすすめ、リン脂質が共存する条件で、水/水ミクロ相分離を生じさせると、DNAやactinなどを自発的にとりこんだ安定な細胞サイス小胞が生じることを明らかにした。(ChemBioChem, 2020; Best paperに選定されている）。それ以外にも、ポリアミン存在下DNAの発現の亢進と阻害が起こることを明らかにした研究や、アルコール水溶液中でのゲノムサイズDNAの凝縮・脱凝縮の２段階転移現象の発見など、新規性の高い研究成果が得られている。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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