2015 Fiscal Year Annual Research Report
細胞分裂時のゲノム分配における１分子性のモデル研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Spying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes- |
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| Project/Area Number |
26115713
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
鈴木 宏明 中央大学, 理工学部, 教授 (20372427)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 人工細胞 / ＤＮＡ / 分配 / 混雑効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内におけるゲノムの「数」は，真核細胞であれば有糸分裂において様々なモータータンパク質等の協同的作業により制御されている．大腸菌などの原核細胞では，高度な制御機構がないものの，成長・分裂過程において1細胞あたり1ゲノムDNAがうまく入るようになっている．JunとMulderは，大腸菌の細胞膜・壁内の非常に小さな領域に押し込められたゲノムDNAのモンテカルロシミュレーションを行い，DNAがエントロピー的に自己排除する効果でDNAの分配が遂行されるという説を提唱した．また，Erringtonの研究グループは，細胞壁や分裂に必要とされるタンパク質を持たないバクテリア（枯草菌）でも，増加した膜がちぎれるように分裂し，増殖することが可能なことを示した．これらの報告は，原始的な細胞またはモデル細胞が成長して分裂する際に，特別な機構を持たずとも倍加したDNAが均等に分配され得ることを示唆している．
本研究では，モデル細胞膜としてジャイアントユニラメラリポソーム(GUV)を用い，それが細胞分裂様に変形する際に，中に封入したゲノムサイズのDNAがどのように分配されるかを検証した．具体的には，長さが約1.6×10^5塩基対，回転半径が約1μmであるT4ファージ由来のgDNAを直径5~20μm程度のGUVに封入し，浸透圧ショックを加えることで分裂様の変形を誘起した．また，細胞内の混雑環境を模擬するため，分子量20k Daのポリエチレングリコール(PEG)を0~8wt%の濃度で共封入し，その影響を調べた．その結果，DNAが変形した娘細胞膜に比較的均一に分配されるには，膜変形の速度が影響すること，また，GUV内が混雑環境にある場合，速い膜変形においてもDNAの分配が実現されることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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