| 研究領域 | 分子サイバネティクス ー化学の力によるミニマル人工脳の構築 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05868
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
矢島 潤一郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00453499)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 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 |
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | バイオナノマシン / バイオマイクロマシン / リポソーム / アクトミオシン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞骨格タンパク質・モータータンパク質・細胞骨格結合タンパク質をリポソームに内包し、自律的に創発される高次構造体を分子アクチュエータとして機能させてリポソーム形態の変化を誘引し、形態変化を巧みに統御するシステムの理解を目的とする。アクチュエータの駆動装置としては、ATP等の加水分解エネルギーと共役して仕事を行うモータータンパク質の力発生及び細胞骨格の（脱）重合に伴う力発生を、リポソームを変形させる物理的装置としては、細胞骨格の伸展・収縮を、制御機構としては、DNAオリゴの相補性を利用した起動のon/off及び温度変化による酵素活性のon/offをそれぞれ利用し可逆的な制御を目指す。
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| 研究実績の概要 |
タンパク質の相互作用能や自己組織化能によって、主に細胞骨格からなる高次構造体をリポソーム内で構築し、リポソーム形態がダイナミックに変わる仕組みを実装、及び、それらを統御する分子システムの理解を目指した。本年度は、昨年度から検討してきたリポソーム内への細胞骨格アクチン、アクチン依存性モータータンパク質、及び、アクチン結合タンパク質の封入方法の改良を進めるとともに、課題であったイメージング時における蛍光色素の褪色問題の改善を行った。後者においては、褪色防止剤の内容量を最適化し、観察にタイムラプス用シャッターを付属した共焦点スキャナーユニットを用いることで大きく改善した。改良した実験系に温度制御ステージを統合し、（１）リポソーム膜上のミオシン駆動のアクチンフィラメントの運動条件の検討を行い、（２）アクチン依存性モータータンパク質、及び、結合タンパク質を封入したリポソームの変形を目指した。（１）に関しては、ホスファチジルイノシトール4,5ビスリン酸（PI(4,5)P2）との結合部位を有するミオシンを、PI(4,5)P2を含むリポソームに内封し膜に比較的弱く結合させることで、ミオシンによるアクチンフィラメントの運動が再現良く観察できた。リポソームは球状であるため、アクチンフィラメントの詳細な動態観察には3次元空間をイメージングする必要があり、今後の課題となった。（２）に関しては、リポソーム内に封入するアクチン、ミオシンの濃度の適量比、膜成分、チャンバー温度を検討し、リポソーム膜が大きくくびれたり、分割したりする条件を見出した。リポソームに封入したATPをエネルギー源とするアクトミオシン系によりポソーム膜を大きく変形することが可能となり一定の成果を得たが、今後はリポソームの変形を制御する分子システムの導入が課題となる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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