研究課題
挑戦的研究(開拓)
本研究課題の目的は、生物における温度に関わる現象を理解するための理論を考えることである。細胞内温度分布は現状の伝熱工学理論では説明できない。マクロの理論にミクロの現象から導き出される理論を組み込むことを想定している。そのために、細胞の構成分子種とその構造から生み出されると思われる熱物性を、細胞局所加熱によるマイクロ秒域での温度計測イメージング技術を使って解析する。同時に、環境温度適応における分子進化解析として、熱ショック応答因子(HSF1)の変性・三量体形成・ゲノムDNAへの結合(HSE)の温度依存性からアプローチする。これらの分析を通じて生物にとっての温度の理解を進める。
生命科学において曖昧な物理量として「温度(熱)」があり、生命にとっての温度を理解することを目的としている。核は細胞質よりも温度が高いという現象から、(1)どのようにして熱拡散を抑えてこの温度差を生むのか?、(2)何のために温度差を作り出しているのか?この2つの問題を提起した。(1)に関しては、細胞内での熱の振舞いを新規温度計測用蛍光タンパク質プローブを開発して細胞質の熱伝導率計測を行った。(2)に関しては、タンパク質と核酸の温度に対する自由度の違いを、熱ショック応答因子(HSF)に着目し、メダカKOを作製した。その後ヒラメを含む多種のHSF1をクローニングし、熱ショック応答の解析を行っている。
生命にとっての温度・熱は、これまであまり扱われておらず、一方で、細胞内での熱は化学反応や、生体物質の安定性、分子認識(結合)に大きく影響する物理量である。細胞のような秩序あるミクロの世界における熱の振る舞いを理解することは、生物学のみならず物理・科学の分野における温度の再考や、応用に繋がる可能性を秘めている。社会的には、生物の現象をミミックすることで熱の効率的な利用方法への新たな可能性が生れるかもしれない。
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