| 研究課題/領域番号 |
20H00120
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
今井 正幸 東北大学, 理学研究科, 教授 (60251485)
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| 研究分担者 |
川勝 年洋 東北大学, 理学研究科, 教授 (20214596)
佐久間 由香 東北大学, 理学研究科, 講師 (40630801)
浦上 直人 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50314795)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2020年度: 28,990千円 (直接経費: 22,300千円、間接経費: 6,690千円)
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| キーワード | ミニマルセル / 自己生産 / エネルギー代謝 / 情報高分子 / 非平衡熱力学 / 生命の起源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生命は高分子（タンパク質・核酸）、膜分子（脂質）などのソフトマターと呼ばれる分子の集合体が、それらの構成成分を合成する化学反応ネットワークと連携して増殖していく非平衡システムである。我々は、生命として最も基本的な性質「膜に囲まれたシステムが外部から原料を取り入れて自らのシステムを構築する分子を合成し（代謝）、それら分子群を用いてシステムを複製する（自己生産）、そして複製である子システムも親システムと同じ特性を有する（遺伝）」を持つ最小限のシステム（ミニマルセル）を人工的に構築し、そのミニマルセルの安定性を非平衡熱力学を基に明らかにすることにより生命の誕生の謎に迫る。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、外部から原料（グルコース）を取り込み、これをグルコース分解酵素と反応させることによりエネルギー分子(H2O2)を生産し、このH2O2がAOTベシクル上でアニリンを鋳型重合することにより、特定のモノマー配列を持つ情報高分子PANI-ESを合成する。このPANI-ESは外水相中にあるAOT膜分子をAOTベシクルに取り込む働きをする。同時にAOT分子と同時にコレステロール(Chol)をもベシクルに取り込むようにすると、AOTベシクルは成長だけではなく、分裂もするようになる。さらに浸透圧を制御して持続的なベシクルの再生産を可能にし、最先端のミニマルセルの創成に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生命が物質からどのように誕生したのかは？最も大きな謎の一つである。現在、その謎に迫るために探査機を小惑星に送って生命を構成する基本分子を探したり、最小限の遺伝子を使って生命システムの最も基本的な性質である増殖を再現する研究などが行われている。しかし、この問題の一番の問題は「分子の集合体が増殖し、進化するための基本的な物理法則が存在するのか」という点である。これを明らかにするためには、生命システムのコピーを作るのではなく、既知の分子から自律的持続的に増殖するシステムを一から作り上げることが最も重要である。本研究はこの方針に沿って研究を行い、現時点で最も進んだ自己生産システムの構築に成功した。
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