2021 Fiscal Year Annual Research Report

数理モデリングを用いた選別輸送ゾーンのメカニズムの理解

Publicly Offered Research

Project Area	Toward an integrative understanding of functional zones in organelles
Project/Area Number	20H04903
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	立川正志京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (30556882)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords	生物物理 / オルガネラ / パターン形成
Outline of Annual Research Achievements	ERにおいて翻訳された膜タンパク質や分泌タンパク質がゴルジ体へと送られる場所となるER Exit Site(ERES)が、どのように形成されるか、数理モデリングの手法を用いて調べた。ERESをER膜上での分子パターンとしてとらえ、ERESに必須であるタンパク質の集団からなる反応モデルを作成し、そのパターン形成の様相を調べた。中心となる分子として低分子量Gタンパク質であるSar1-GTPとその活性化因子（GAP）であるSec23/24に注目した反応拡散方程式を作成し、安定なドメインの形成すること、複数のドメインが独立に安定化することを再現した。このERES形成モデルを組み込んだ膜シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、Sec23/24がコート分子としてベシクル形成を促進するこに注目し、Sec23/24が膜に曲率を与える効果を取り入れてモデルを設計した。結果、ERESがER膜からbuddingするダイナミクスに再現に成功した。ERES buddingがどのように制御されるか、いくつかの反応定数と力学パラメタを変化させて解析を行い、Sec23/24が曲率依存的に膜から離脱する速度が重要であること、この速度が中程度の時に、実験に観察されているSec23/24が外れたbudding構造が形成されることを見出した。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。