2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25400425
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野口 博司 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00514564)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生物物理 / ソフトマター / 細胞 / 生体膜 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、BARタンパク質のようなバナナ状の形状をしたタンパク質の吸着による膜変形とそれに伴うタンパク質の凝集を研究した。昨年度は膜チューブやベシクルにおいてタンパク質の自発曲率を上げていくとタンパク質の軸方向に沿ってタンパク質が集合するとともに膜が変形する。さらに自発曲率を上げていくと軸と垂直方向にも集合することを明らかにした。今年度はタンパク質密度を上げていくと、軸と垂直方向の集合が起こらなくなり、さらに上げていくと膜チューブは多角形状に、ベシクルは多面体状に変形することに明らかにした。膜チューブにおいては、チューブ軸に沿って座屈も見られる。これらの形状は限られた膜面内で、タンパク質集合体をどう配置すれば曲げ弾性エネルギーが最小化できるかによって決まる。単純化した幾何学模型を用いて、これら膜チューブの形態を説明することに成功した。
また、大きなトポロジー種数 (genus) の持つベシクルの形状を研究した。核膜には多数の核孔があいており、その形状を理解する基礎として、大きなトポロジー種数を持つベシクルの形状を理解することは重要である。動的三角格子模型を用いたシミュレーションによって、トポロジー種数3以上においては、穴の配置の変化によって形態変化が連続的な変化から不連続な転移に変わることが明らかにした。体積の比較的大きい場合は、孔が円状に並んだストマトサイトから孔が一列に並んだ円盤状へ変化するが、これは連続的な変化である。それに対して、体積の小さい場合は、立方体や多角錐状の多面体状ストマトサイトから円盤状への不連続な転移となる。このように穴の配置が形態の安定性に大きな影響を持つことがわかった。
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