| 研究領域 | 細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H04903
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
立川 正志 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (30556882)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 生物物理 / オルガネラ / パターン形成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、数理モデルを用いてオルガネラ選別輸送ゾーンの形成および成熟過程を記述し、その制御メカニズムの解明を目指す。オルガネラの選別輸送ゾーンはオルガネラ膜上に特定の分子が集積することにより形成される。研究代表者はこれまでに小胞体膜上の選別輸送ゾーンであるERES の数理モデルを構成し、また、オルガネラ形態を記述する３次元膜シミュレーターの開発を行ってきた。本研究ではこの二つの成果を組み合わせることで、ERES の包括的なシミュレーションシステムを構築する。このシステムにより、ERES が形成されCOPII コートベシクルが生み出される過程を再現し、その解析を行う。
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| 研究実績の概要 |
ERにおいて翻訳された膜タンパク質や分泌タンパク質がゴルジ体へと送られる場所となるER Exit Site(ERES)が、どのように形成されるか、数理モデリングの手法を用いて調べた。ERESをER膜上での分子パターンとしてとらえ、ERESに必須であるタンパク質の集団からなる反応モデルを作成し、そのパターン形成の様相を調べた。中心となる分子として低分子量Gタンパク質であるSar1-GTPとその活性化因子（GAP）であるSec23/24に注目した反応拡散方程式を作成し、安定なドメインの形成すること、複数のドメインが独立に安定化することを再現した。
このERES形成モデルを組み込んだ膜シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、Sec23/24がコート分子としてベシクル形成を促進するこに注目し、Sec23/24が膜に曲率を与える効果を取り入れてモデルを設計した。結果、ERESがER膜からbuddingするダイナミクスに再現に成功した。ERES buddingがどのように制御されるか、いくつかの反応定数と力学パラメタを変化させて解析を行い、Sec23/24が曲率依存的に膜から離脱する速度が重要であること、この速度が中程度の時に、実験に観察されているSec23/24が外れたbudding構造が形成されることを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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