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タンパク質による生体膜の形態制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K05607
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関東京大学

研究代表者

野口 博司  東京大学, 物性研究所, 准教授 (00514564)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード生物物理 / ソフトマター / 生体膜 / シミュレーション
研究成果の概要

本研究では粗視化シミュレーションを用いて、曲率誘導タンパク質などによる生体膜の構造変化を研究した。(1)キラリティがチューブ形成に重要であること、(2)膜変形とのカップリングによって膜上の反応拡散波の安定性やチューリングパターンが変化すること、(3)アクチン繊維成長との相互作用が熱平衡とは異なる膜ゆらぎを誘起することなどを明らかにするとともに、(4)膜の力学物性の計算手法の開発や(5)ナビエ・ストークス方程式の離散化時の角運動量保存の喪失の原因の解明を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞内の生命活動における静的や動的な膜構造はタンパク質によって制御されている。これらのタンパク質の欠損は細胞小器官の構造異常や細胞機能不全につながり、その機能を理解することは非常に重要である。しかし、その機構はまだよく理解されていない。本研究では分子レベルから、マイクロメートルのスケールの様々の状況で、タンパク質がどのように生体膜と相互作用し、構造を制御しているかについて重要な知見を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Lyon/University of Paris(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] リヨン第一大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Undulation of a moving fluid membrane pushed by filament growth2021

    • 著者名/発表者名
      H. Noguchi and O. Pierre-Louis
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-021-87073-6

    • 関連する報告書
      2020 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] Pattern Formation in Reaction-Diffusion System on Membrane with Mechanochemical Feedback2020

    • 著者名/発表者名
      N. Tamemoto and H. Noguchi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76695-x

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conformation of ultra-long-chain fatty acid in lipid bilayer: Molecular dynamics study2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kawaguchi, K. M. Nakagawa, S. Nakagawa, H. Shindou, H. Nagao, and H. Noguchi
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 153 号: 16

    • DOI

      10.1063/5.0026030

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Virtual bending method to calculate bending rigidity, saddle-splay modulus, and spontaneous curvature of thin fluid membranes2020

    • 著者名/発表者名
      H. Noguchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 102 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreve.102.053315

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shape transition from elliptical to cylindrical membrane tubes induced by chiral crescent-shaped protein rods2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 11721-11721

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48102-7

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cup-to-vesicle transition of a fluid membrane with spontaneous curvature2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 151 号: 9 ページ: 094903-094903

    • DOI

      10.1063/1.5113646

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detachment of a fluid membrane from a substrate and vesiculation2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 15 号: 43 ページ: 8741-8748

    • DOI

      10.1039/c9sm01622h

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Angular-momentum conservation in discretization of the Navier-Stokes equation for viscous fluids2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.99.023307

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acceleration and suppression of banana-shapedprotein- induced tubulation by addition of small membrane inclusions of isotropic spontaneous curvatures2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 13 号: 42 ページ: 7771-7779

    • DOI

      10.1039/c7sm01375b

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 仮想変形法による薄膜の曲げ弾性率、ガウス弾性率、自発曲率の 計算2021

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of Membrane under Chemical Reaction2020

    • 著者名/発表者名
      H. Noguchi
    • 学会等名
      2nd Joint SIAM/CAIMS Annual Meeting (AN20) and SIAM Conference on Imaging Science (IS20)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脂質膜へのタンパク質吸着によるマイクロドメイン形成2020

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ナビエ・ストークス方程式の離散化時の角運動量保存の喪失について2019

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Membrane detachment from substrate induced by protein adhesion2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 学会等名
      日本生物物理学会第57回年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 基板からの脂質膜の剥離2019

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      つくばソフトマター研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Membrane tubulation induced by assembly of chiral banana-shaped protein rods2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 学会等名
      第56 回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] BARドメインの集合による膜チューブ形成機構2018

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      第91回日本生化学大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質による生体膜の形状制御2018

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      「ベシクルの変形の物理と数理」勉強会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Angular-momentum conservation in the discretization of Navier-Stokes equation of viscous fluids2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 学会等名
      Workshop on Simulations for the Dynamics of Soft-Matters (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Membrane tubulation induced by banana-shaped protein rods2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 学会等名
      Juelich Soft Matter Days 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Membrane tubulation induced by assembly of banana-shaped protein rods2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Noguchi
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バナナ状タンパク質による生体膜の構造形成2017

    • 著者名/発表者名
      野口博司
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 野口研究室HP

    • URL

      https://noguchi.issp.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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