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非平衡・多分散な細胞内部における混み合いガラス的挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J04464
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関九州大学

研究代表者

西澤 賢治  九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードレオロジー / 非平衡 / ガラス / 細胞内力学 / 非平衡状態 / 混み合い状態
研究実績の概要

私は細胞内の力学特性を決定する要因を明らかにすることを目指し、「高分子混み合いによる混み合いガラス的な挙動」と「力学的非平衡状態にある細胞内部の非熱的な駆動力の影響」に着目し実験的な研究を遂行した。本研究では、マイクロメートルサイズの粒子をプローブとして、レーザーを用いたマイクロレオロジー法を用いて力学特性を測定した。生きた細胞内部にプローブを撃ち込み、その揺らぎや応答を測定することで、細胞の内部の力学特性の測定を可能にした。細胞内部では力学駆動による激しい揺らぎが生じているため、粒子位置の正確な長時間計測や、激しく揺らぐ粒子に任意の外力を加えて応答を計測することは困難であった。細胞内部の性質を計測できないことは、細胞の振る舞いに不明な点が多く残る一つの原因となっている。我々は、生きた細胞の中に小さな粒子を撃ち込み、Feedback制御を用いて細胞質流動に伴う激しい粒子の動きに時々刻々追随することで、細胞内部の粒子の位置を常にナノメートル以下の精度で検出できるFeedbackマイクロレオロジー測定システムを開発した [Nishizawa 2017 Science advances]。細胞内部は様々な高分子や器官・コロイドでとても混み合っており、またモータータンパク質が生み出す力や代謝によって駆動された力学的に非平衡な状態にある。そのため、マイクロスケールで力学駆動された混み合い状態にある「生き物」のレオロジーは単純な「もの」とは異なっており、未だそのレオロジーが決定される物理的機構・要因に関しては不明な点が多い。本研究では、混み合いの影響と力学駆動の影響を調整した試料を作成し、そのレオロジーを比較検討することで、これら混み合い効果・力学駆動が細胞内部の非平衡なレオロジーに与える影響を明らかにした [Nishizawa 2017 Scientific reports]。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Feedback-tracking microrheology in living cells2017

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa Kenji、Bremerich Marcel、Ayade Heev、Schmidt Christoph F.、Ariga Takayuki、Mizuno Daisuke
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 3 号: 9

    • DOI

      10.1126/sciadv.1700318

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal glass-forming behavior of in vitro and living cytoplasm2017

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa Kenji、Fujiwara Kei、Ikenaga Masahiro、Nakajo Nobushige、Yanagisawa Miho、Mizuno Daisuke
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 15143-15143

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14883-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 比熱的に駆動された細胞内部の混み合い状態2017

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、水野大介
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞競合状態における細胞内部の力学環境変化2017

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、梅田勝比呂、永尾渉、水野大介
    • 学会等名
      第6回細胞競合コロキウム
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生細胞と死細胞の粘弾性 力駆動された細胞内部の混み合い状態2017

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、水野大介
    • 学会等名
      細胞競合・ダイイングコード合同若手WS
    • 発表場所
      コスモスクエア国際交流センター(大阪)
    • 年月日
      2017-01-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular crowding glass driven by metabolic activity in cells2017

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Actively-Fluidized Cytoplasm Become Strong Glass Former2017

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Athermal driven glass like behavior in living cytoplasm2017

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治
    • 学会等名
      10th Matter liquid matter conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intracellular crowding mechanics driven by athermal force2016

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、水野大介
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内部の混み合いガラス状態と非熱的な力学駆動2016

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、水野大介
    • 学会等名
      第6回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular crowding effects in vitro and living cytoplasm2016

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、水野大介
    • 学会等名
      The 4th International Soft Matter Conference
    • 発表場所
      グルノーブル(フランス)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生細胞内部のマイクロレオロジー・計測2016

    • 著者名/発表者名
      西澤賢治、水野大介
    • 学会等名
      第122回日本物理学会九州支部例会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Microrheology Study of Molecular Crowding Effect in Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji NIshizawa
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
    • 発表場所
      京都大学 芝蘭会館
    • 年月日
      2015-08-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microrheology study of crowding and glassy like behavior in cells2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji NIshizawa
    • 学会等名
      Enrico Fermi Summer School “Soft Matter Self-Assembly”
    • 発表場所
      イタリア
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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