2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23240044
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
吉川 研一 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80110823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市川 正敏 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (40403919)
元池 育子 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (70347178)
湊元 幹太 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80362359)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 時空間秩序 / 生命物理学 / ゲノムDNA / 細胞のモデリング / 形態形成のモデル / DNA二本鎖損傷 / DNA高次構造 / 細胞サイズ小胞 |
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| Research Abstract |
本研究は、近年、急展開してきたタンパク質やＤＮＡ等の個々の生体｢部品｣に関する基本的な物性理解に基づき、非平衡開放系の特質を示す生命体の巧妙な機能の本源的な理解を深めることを目的としている。
１）ゲノムDNAの高次構造と機能： 本年度は、特に100キロ塩基対を越えるサイズのゲノムDNAの二本鎖損傷に関して大きな研究の伸展があった。g-線によって引き起こされるDNAの二本鎖損傷については、DNA濃度の逆数と二本鎖損傷確率が、特に、低線量領域で線形の関係にあることを見出した。このような現象については、g-線によって生じる活性種の拡散距離を考慮にいれることにより、理論的な説明が可能となっている。また、超音波によりDNAの二本鎖損傷に関しても研究が進展した。重要な発見は、超音波による損傷には閾値が存在し、それいかでは損傷が起こらず、閾値以上では、超音波のパワーに対して線形に損傷が増大する。２）細胞レベル：細胞の実空間モデリングの実験系として、細胞サイズのりん脂質小胞の作成手法に関して、大きな進展があった。界面を介しての透過の速度過程を、底面からの観察と、側面観察の双方で行うことに成功した。さらに、実験で得られた速度過程を、偏微分方程式で定式化することができている。その結果、サイズが数十μm程度の細胞サイズliposomeは、この界面透過法での作成に適していることが、明らかとなった。この手法では、任意の高濃度のたんぱく質、基質、DNAなどを、liposome内に封入することが可能であり、今後、細胞のモデリングの研究の基本的な実験手法として大いに発展することが期待される。３）歯の形成過程で、細胞の袋状の形態から対称性が破れて陥入が起こる過程に関して、上皮細胞と実質細胞で、細胞分裂にともなうストレスの違いが直接関係しているとの、理論的モデルを考案し、実際の観察結果を数理的に再現することに成功している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
DNAの二本鎖損傷に関して、γ線や超音波の効果などこれまでにない、新しい知見が得られている。これは、臨床医学などにも直接関係する大きな成果である。本来の研究目的に関しても順調に進展する中、このように当初の予想を超えて研究が進んできている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は順調に進展している。多細胞による形態形成に関しても、論文の最終的な採択へ向けて推敲中である。今後の研究の発展が期待できる。
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