2018 Fiscal Year Annual Research Report
Road from vesicles to protocells: metabolism, information, thermodynamics
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16H02216
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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) |
川勝 年洋 東北大学, 理学研究科, 教授 (20214596)
佐久間 由香 東北大学, 理学研究科, 助教 (40630801)
浦上 直人 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50314795)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プロトセル / 代謝 / 情報 / 熱力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本基盤研究では、分子集合体をベースにして生命としての特性を再現することにより、生命機能を支える物理の解明を目指し、以下3つの課題に対して研究を進めて来た。
１）代謝系と連携した成長・分裂するベシクルの創成：前年度にベシクル上での鋳型重合を利用して、ベシクルが成長・分裂するミニマルセルモデルの創成に成功し所期の目的を達成した。ただ、この系は持続性に問題があったので、持続的に成長・分裂を繰り返すことができる系を探索するために、異なった自発曲率を持つ両親媒性分子と鋳型重合のペアを探索している。また、この系を代謝系と結合させるために、糖からエネルギー分子を合成し、このエネルギー分子を利用して餅子kルウを成長させることに成功した。これは代謝の中でも異化の導入に成功したことを意味しており大きな進歩である。
２）情報分子をもつベシクル：上記鋳型重合と連携してベシクルが成長・分裂する系では、ベシクル膜上での鋳型重合により膜分子の構造情報を情報高分子にコードしている。このような鋳型重合による情報のコードが可能なのは、ベシクル膜上で情報分子の合成が行われているからである。そこでバルク中とベシクル膜上での情報分子の成長のどちらが優位であるかを実験的に検証を進めた。具体的にはベシクル上でDNAのライゲーションを行いバルク中とその成長速度を比較した。ベシクル膜上でのDNAのライゲーションには成功したが、定量性が良くなかったため新しい方法を開発している。
３）プロトセルの統計熱力学：分子動力学法による分裂の再現に成功しているので、熱力学積分法により自由エネルギーの変化を評価する方法を開発中である。さらに、ベシクルの不可逆的な分裂の過程において、膜面上でのリン脂質分子の相分離と膜の形態変化のカップリングを非平衡統計力学の観点から定式化した。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(22 results)
