2015 Fiscal Year Research-status Report
形と流動性の再現から読み解く生命システムの秩序原理
| Project/Area Number |
15KT0081
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
藤原 慶 慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (20580989)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳澤 実穂 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50555802)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2018-03-31
|
| Keywords | 合成生物学 / ソフトマター / 自己組織化 / 人工細胞 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、人工細胞に再構成された生命機能が流動性・形状に与える影響を解明すると同時に、ソフトマター物理学的にも未解明な細胞サイズ閉鎖空間での流動性と細胞形状の因果関係を明確にする。これらの研究成果を融合させ、生命機能・流動性・形状のクロストークを解明し、生命の秩序をシステムとして読み解く枠組みを完成させることを目的としている。
本年度は、流動性をキーワードに、形状との関係、生命機能との関係を追求した。流動性と形状に関しては、単一脂質成分からなるリポソームを用いた解析を行った。リポソームの内部流動性変化が、浸透圧処理に伴う面積・体積比変化にカップルした形状変化に及ぼす影響を定量的に解析した。我々の先行研究から、BSAと細胞抽出液は高分子濃度に対する流動性の振る舞いが異なること、同濃度のBSAと細胞抽出液を内包したリポソームでは、浸透圧処理後の変形パターンが異なることが示されていた。そこで、BSAと細胞抽出液の濃度を振り、内部粘性と変形パターンとの関係を解析した。結果、いずれの場合も一定の流動性を境に安定な変形パターンが転移することが示された。
生命機能と流動性の関係においては、バクテリアの細胞分裂決定システムであるMinシステムを題材に、人工細胞中で生命機能が流動性に与える影響を解析する系を立ち上げることができた。Minシステムにおいては、MinDとMinEというタンパク質が、ATPの加水分解を利用して細胞内で極を往復移動する。人工細胞内でMinシステムを再構成し、高分子混雑剤による初期流動性によって運動パターンが変化することを確認した。この結果により、Minシステムの運動が人工細胞内の流動性に与える影響を解析可能となった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
人工細胞の形状と内部流動性に関して新しい知見を得ることができた。また、生命機能と流動性の関係について進展があった。ゆえに順調に進んでいるといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
人工細胞の形状や流動性と生命機能の関係を引き続き解明していく。特にリポソームの膜面上や油中脂質液滴内に再構成された生命機能が人工細胞内部の流動性や形状に与える影響について解析を進める。27年度中に、28年度以降に解析する予定であった「流動性と生命機能の関係」に対し重要な知見が得られたため、当初の計画を一部変更し、引き続き流動性と生命機能の関係を解明していく。また、形状が生命機能に与える影響、形状の変化が流動性に与える影響を解析していく。
|
| Causes of Carryover |
27年度中に、28年度以降に解析する予定であった「流動性と生命機能の関係」に対し重要な知見が得られたため、計画の順序を一部変更したため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度中に重点的に行う予定であった生命機能による流動性の変化の解析を28年度以降に行う。また、形状が生命機能に与える影響、形状の変化が流動性に与える影響を解析していく。
|
