• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

細胞内環境が内膜系の3D形態を生み出すロジック

公募研究

研究領域生物の3D形態を構築するロジック
研究課題/領域番号 16H01454
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

立川 正志  国立研究開発法人理化学研究所, 望月理論生物学研究室, 研究員 (30556882)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード生物物理 / 細胞 / オルガネラ / 細胞・組織
研究実績の概要

ゴルジ体形成モデルのシミュレーションに関する成果、細胞膜構造の超解像顕微鏡画像解析に関する成果を論文誌に発表した。
前年度に引き続き、膜とブラウン粒子の相互作用系におけるブラウン粒子依存的な膜のチューブ状形態変化に関してシミュレーションによる定量的な解析を進め、ブラウン粒子の配置エントロピーと膜形態のエントロピーが、全体の形態にどのような影響を及ぼすか調べた。
ミトコンドリア・クリステの形態の制御機構を理解するために、閉鎖空間での生体膜の振舞について調べた。これまでに作成した生体膜シミュレーターに、空間的な領域を制限する境界条件を導入し、空間が有限であることや膜同士が込み合う環境は、膜形態にどのような影響を及ぼすか調べた。ミトコンドリア・クリステは主に平板形態とチューブ形態を持つが、前年度から研究の継続によりこの二形態が共存しうる双安定な形態であること、形態の持つエントロピーがその安定性に寄与することが分かっている。空間の制限は形態のバリエーションの制限につながり、形態エントロピーをコントロールする境界条件となることが期待される。本研究のシミュレーションにより、空間のサイズと内部での膜密度を変えることにより、安定状態が平板からチューブへ(空間サイズを低下させた場合)、チューブから平板へ(膜密度を上昇した場合)の遷移が起きることを示した。前者は空間が狭くなり並進移動のエントロピーが制限された状況を、変形により形態エントロピーを増加させることで補っていると考えられ、後者は逆に平板化することで層構造をつくり並進エントロピーを増加していると考えられる。この遷移は、ミトコンドリア・クリステの形態が、ミトコンドリアの外形の変化を通してどのようにコントロールされるかの物理メカニズムの一端を示していると考えられる。

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

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Golgi apparatus self-organizes into the characteristic shape via postmitotic reassembly dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Tachikawa Masashi、Mochizuki Atsushi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 114 号: 20 ページ: 5177-5182

    • DOI

      10.1073/pnas.1619264114

    • 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
  • [雑誌論文] Measurement of caveolin-1 densities in the cell membrane for quantification of caveolar deformation after exposure to hypotonic membrane tension.2017

    • 著者名/発表者名
      Tachikawa M, Morone N, Senju Y, Sugiura T, Hanawa-Suetsugu K, Mochizuki A, Suetsugu S.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-017-08259-5

    • NAID

      120006818692

    • 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] Controlling segregation speed of entangled polymers by the shapes: A simple model for eukaryotic chromosome segregation2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Sakai, Masashi Tachikawa, and Atsushi Mochizuki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 号: 4 ページ: 042403-042403

    • DOI

      10.1103/physreve.94.042403

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Biophysical simulation of Golgi formation process2018

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tachikawa
    • 学会等名
      International Workshop on Mathematical Biology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 物理モデルから探るオルガネラの形とサイズ2017

    • 著者名/発表者名
      立川正志
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゴルジ体再集合過程における層数制御機構2017

    • 著者名/発表者名
      立川正志
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing virtual Golgi dynamics by physical model simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tachikawa
    • 学会等名
      EMBL Symposium “Seeing is Believing”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accumulation of cargo proteins can physically trigger vesiculation in membrane trafficking system2016

    • 著者名/発表者名
      立川正志
    • 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] Cargo accumulation can physically trigger membrane trafficking2016

    • 著者名/発表者名
      立川正志
    • 学会等名
      The 2016 (26th) annual meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] ゴルジ体形成過程の再現

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170502_1/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Building a virtual organelle

    • URL

      http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/20170013/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi