2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H04876
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
栗原 顕輔 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任准教授 (80740919)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液滴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命の起源を探る研究で、前生物的環境において原始細胞の境界が、情報分子である核酸やペプチドといった重合体と、どのように協奏し進化してきたかについては未解明である。我々はこのようなモデル原始細胞の構築を目的とし、還元的雰囲気の水中で自発的にペプチドを重合しうる、ジスルフィドとチオエステル部位を有したモノマー前駆体を設計合成した。
本年度では、タンパク質のライゲーションの１種であるネイティブケミカルライゲーションの反応機構を参考にして、ペプチド（ポリシステイン）を形成するモノマー前駆体としてチオエステル化シスチンを設計し、合成した。このモノマー前駆体はジチオトレイトールを混合した還元的な水中で、チオエステル化システインとなり、チオール（ベンジルメルカプタン）を脱離しながら重合することが期待された。得られた反応物のNMRとESI-MS測定から２量体から３量体の重合産物であることが分かった。
次いで反応溶液に現出した細胞サイズの分子集合体に、微分干渉顕微鏡観測とそのNMR計測を行った結果、反応進行にともなって、重合産物と脱離したベンジルメルカプタンを必須とする液液相分離液滴の形成が見出された。この液滴を含む反応溶液に、サイズをそろえるためのフィルトレーション処理を行い、モノマー前駆体の添加を繰り返し行うことで、液液相分離液滴の肥大と分裂という自己再生産ダイナミクスが繰り返されることが粒度分布変化より明らかになった。ペプチドが水中で自発的に形成されるとともに、反応進行にともない液滴が形成されたことについて、水中で自発的に重合したペプチドが、その反応過程で脱離した疎水性分子と水との界面を安定化させることで分子集合体を形成したと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
情報分子として核酸を予定していたが、水中でペプチドを形成するという新しい反応系・分子システムへの改良を行った。ベシクル型人工細胞ではなく、液滴型人工細胞に再度情報分子を添加することによって、分子集合体と情報分子の協奏を捉えることに変更したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で形成された液滴の物性を明らかにし、さらにこの液滴に情報分子を添加することで情報分子と液滴の総合作用を、レーザー走査型顕微鏡やセルソーターなどを用いることで明らかにしていく。
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