2021 Fiscal Year Annual Research Report
細胞の自律運動と協同的集団運動のアクティブマター物理学
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19K14673
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
多羅間 充輔 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (90756834)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アクティブマター / 細胞運動 / 細胞骨格 / 自己組織化 / 協同現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞は単一でも運動性を持ち、また多数の細胞が集まるとさらに複雑なダイナミクスを示す。しかし、そのメカニズムは細胞そのものの複雑さゆえに未解明な点が多い。そのような単一の細胞や細胞集団が自己組織化するダイナミクスを、アクティブマター物理学の視点から理解することを目指した研究を行ってきた。特に、メソスケールの細胞を中心として、ミクロ-メソ-マクロスケールという異なる階層にわたるマルチなスケールのモデルの開発に取り組んでいる。最終年度および本研究期間を通して以下のような成果を得た。
研究項目１. 細胞は周囲の力学的な状況に応じて運動性などを変化・適応させる。このような現象を理解するために、細胞の力生成を担う細胞骨格の力学モデルを発展させた研究を行った。共同研究者の実験により発見されたアクチンのナノメートルスケールの構造を具体例に、シミュレーションの条件をより実験条件に近い条件に変更した解析を実行した。また、実験結果とシミュレーションの結果とに対して同一の解析を行うことで、理論と実験とが定量的に整合することを確認した。研究期間を通して、細胞の力学を担う細胞骨格系の粗視化分子動力学モデルを発展させて、実際の実験で観測されている細胞骨格構造の形成原理の理解を進めることができた。
研究項目２. 細胞が集団で運動するとき、協同的に特徴的なパタンを示す。共同研究者の実験で見つかった集団で運動する細胞の動的な網目構造を細胞力学モデルを用いて再現した。また、このような構造が、細胞の変形と弱い接着相互作用により自己組織化され、細胞の運動性が構造を動的に変化することを明らかにした。さらに、数値解析に加えて実験結果の解析も行い、それらの間の比較により、実験結果の定量的な再現に成功した。
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Research Products
(5 results)
