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2021 年度 実績報告書

情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理

総括班

研究領域情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理
研究課題/領域番号 19H05794
研究機関東京大学

研究代表者

岡田 康志  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50272430)

研究分担者 佐々 真一  京都大学, 理学研究科, 教授 (30235238)
石島 秋彦  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (80301216)
沙川 貴大  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60610805)
伊藤 創祐  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (00771221)
猪股 秀彦  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (60372166)
小林 徹也  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90513359)
澤井 哲  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20500367)
竹内 一将  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50622304)
川口 喬吾  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00787319)
青木 一洋  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (80511427)
松岡 里実  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (00569733)
神原 丈敏  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (40451637)
榎 佐和子 (苙口佐和子)  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50467635)
池崎 圭吾  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10722960)
福岡 創  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (50447190)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワード情報熱力学
研究実績の概要

本領域は、生命現象を題材として、情報を力、エネルギーなどと同列に物理的対象として議論する新しい物理学を構築することが目標である。その理論的支柱である情報の物理学の深化発展と、実験対象たる生命現象における情報の計測を車の両輪として推進する。従って、基本的な戦略は、「情報の物理学」理論研究と「生命現象における情報」の実験・計測の融合である。そのため、異分野融合推進のための施策が総括班の活動の中心となる。
2021年度も、コロナ禍の影響で対面での領域会議などの交流イベントを実施することは困難であった。第3回領域会議は5月末にオンラインで開催となった。2月の第4回領域会議も、対面での実施可能性を検討したが、オンライン開催とせざるを得なかった。しかし、領域会議での対面での交流が困難であることを補完し、特に若手メンバーの活動を奨励するために、領域研究賞および領域奨励賞を新設し、領域会議の場で表彰した。その他、zoom や slack などオンラインツールを用いての交流や、ランチミーティング、IPBセミナーや各班の交流会などを継続的に実施し、メンバー間の交流や共同研究の促進に努めた。
また、異分野融合促進の中核的な事業として、理論研究者が実験現場に入り、実験研究者が理論研究室を訪れるという人材交流を推奨し、領域としてサポートしている。2021年度には、出張制限の緩和に伴い再開し、4件のサポートを実施した。これを契機とした共同研究が立ち上がっており、期待通りの成果があがりつつある。
領域活動の広報としては、日本生物物理学会など関連学会でのシンポジウムや、分子モーター討論会などの関連分野の集会の共催を積極的に行うとともに、「生体の科学」72巻3号では特集記事「生物物理学の進歩」を編集し、多くの領域メンバーがその成果を寄稿した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コロナ禍の影響により、当初予定していた領域会議や勉強会、海外との交流事業を中止ないし延期せざるをえなかったが、zoomやslackなどのオンラインツールの活用により当初期待していた成果は、おおむね達成できている。

今後の研究の推進方策

コロナ禍の影響で、直接的な人的交流の機会が大きく失われており、異分野融合の促進という観点からは望ましくない環境が依然として継続している。一方で、zoomやslackなどのオンラインツールの活用を進めることで、従来以上にオンラインで物理的距離の壁を越えた交流が活発に進められており、海外研究者のセミナー開催なども頻回に実施することが出来ている。このようなオンラインツールを積極的に活用した研究交流を継続発展させるとともに、コロナ禍の収束後には対面での交流事業を更に活発化させていきたい。

  • 研究成果

    (49件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (31件) (うち査読あり 31件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 11件) 図書 (7件)

  • [雑誌論文] The Onsager?Machlup Integral for Non-Reciprocal Systems with Odd Elasticity2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Kento、Kobayashi Akira、Lin Li-Shing、Hosaka Yuto、Sou Isamu、Komura Shigeyuki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 ページ: -

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.015001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergent stripes of active rotors in shear flows2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Zhiyuan、Wang Boyi、Komura Shigeyuki、Yang Mingcheng、Ye Fangfu、Seto Ryohei
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.043229

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic lift of a two-dimensional liquid domain with odd viscosity2021

    • 著者名/発表者名
      Hosaka Yuto、Komura Shigeyuki、Andelman David
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 104 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physreve.104.064613

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Leptospira kobayashii Strain E30, Isolated from Soil in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Nakao Ryo、Masuzawa Toshiyuki、Nakamura Shuichi、Koizumi Nobuo
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1128/mra.00907-21

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction between Spike Protein of SARS-CoV-2 and Human Virus Receptor ACE2 Using Two-Color Fluorescence Cross-Correlation Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Ai、Lyu Yidan、Kinjo Masataka、Kitamura Akira
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 11 ページ: 10697~10697

    • DOI

      10.3390/app112210697

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise-Induced Acceleration of Single Molecule Kinesin-12021

    • 著者名/発表者名
      Ariga Takayuki、Tateishi Keito、Tomishige Michio、Mizuno Daisuke
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 127 ページ: 178101--178101

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.127.178101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple Roles of Flagellar Export Chaperones for Efficient and Robust Flagellar Filament Formation in Salmonella2021

    • 著者名/発表者名
      Minamino Tohru、Morimoto Yusuke V.、Kinoshita Miki、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.756044

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Rheology of the Dynamic 3D Genome Organization2021

    • 著者名/発表者名
      SHINKAI Soya
    • 雑誌名

      Seibutsu Butsuri

      巻: 61 ページ: 293~297

    • DOI

      10.2142/biophys.61.293

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unstable Phase Response Curves Shown by Spatiotemporal Patterns in the Plant Root Circadian Clock2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kosaku、Fukuda Hirokazu
    • 雑誌名

      Journal of Biological Rhythms

      巻: 36 ページ: 432~441

    • DOI

      10.1177/07487304211028440

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetic Analysis of the Salmonella FliE Protein That Forms the Base of the Flagellar Axial Structure2021

    • 著者名/発表者名
      Hendriksen Jordan J.、Lee Hee Jung、Bradshaw Alexander J.、Namba Keiichi、Chevance Fabienne F. V.、Minamino Tohru、Hughes Kelly T.
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1128/mBio.02392-21

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crawling motility of <i>Treponema denticola</i> modulated by outer sheath protein2021

    • 著者名/発表者名
      Kokubu Eitoyo、Kikuchi Yuichiro、Okamoto‐Shibayama Kazuko、Nakamura Shuichi、Ishihara Kazuyuki
    • 雑誌名

      Microbiology and Immunology

      巻: 65 ページ: 551~558

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12940

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of the molecular bushing of the bacterial flagellar motor2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tomoko、Makino Fumiaki、Miyata Tomoko、Minamino Tohru、Kato Takayuki、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24715-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Native flagellar MS ring is formed by 34 subunits with 23-fold and 11-fold subsymmetries2021

    • 著者名/発表者名
      Kawamoto Akihiro、Miyata Tomoko、Makino Fumiaki、Kinoshita Miki、Minamino Tohru、Imada Katsumi、Kato Takayuki、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24507-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformational stabilization of optineurin by the dynamic interaction of linear polyubiquitin2021

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Akira、Numazawa Rika、Kinjo Masataka
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 559 ページ: 203~209

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.04.103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular ruler of the attachment organelle in Mycoplasma pneumoniae2021

    • 著者名/発表者名
      Nakane Daisuke、Murata Kohki、Kenri Tsuyoshi、Shibayama Keigo、Nishizaka Takayuki
    • 雑誌名

      PLOS Pathogens

      巻: 17 ページ: e1009621

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1009621

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonreciprocality of a micromachine driven by a catalytic chemical reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Kento、Komura Shigeyuki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 103 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physreve.103.062113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Odd Microswimmer2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Kento、Hosaka Yuto、Sou Isamu、Komura Shigeyuki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 ページ: 075001~075001

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.075001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane voltage-dependent activation mechanism of the bacterial flagellar protein export apparatus2021

    • 著者名/発表者名
      Minamino Tohru、Morimoto Yusuke V.、Kinoshita Miki、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.2026587118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Presynaptic inhibition of dopamine neurons controls optimistic bias2021

    • 著者名/発表者名
      Yamagata Nobuhiro、Ezaki Takahiro、Takahashi Takahiro、Wu Hongyang、Tanimoto Hiromu
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.7554/eLife.64907

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The FlhA linker mediates flagellar protein export switching during flagellar assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Yumi、Kinoshita Miki、Kida Mamoru、Takekawa Norihiro、Namba Keiichi、Imada Katsumi、Minamino Tohru
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02177-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of macromolecular crowding environment based on translational and rotational diffusion using polarization dependent fluorescence correlation spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Johtaro、Matsui Akito、Gan Fusako、Oura Makoto、Ando Riku、Matsuda Takahiro、Gong Jian Ping、Kinjo Masataka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-89987-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Advances in the Bacterial Flagellar Motor Study2021

    • 著者名/発表者名
      Minamino Tohru、Namba Keiichi
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 11 ページ: 741~741

    • DOI

      10.3390/biom11050741

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disassembly of the apical junctional complex during the transmigration of <scp> <i>Leptospira interrogans</i> </scp> across polarized renal proximal tubule epithelial cells2021

    • 著者名/発表者名
      Sebasti?n Isabel、Okura Nobuhiko、Humbel Bruno M.、Xu Jun、Hermawan Idam、Matsuura Chiaki、Hall Malgorzata、Takayama Chitoshi、Yamashiro Tetsu、Nakamura Shuichi、Toma Claudia
    • 雑誌名

      Cellular Microbiology

      巻: 23 ページ: -

    • DOI

      10.1111/cmi.13343

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A population of neurons that produce hugin and express the<i>diuretic hormone 44 receptor</i>gene projects to the corpora allata in<i>Drosophila melanogaster</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Imura Eisuke、Kurogi Yoshitomo、Shimada‐Niwa Yuko、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、H?ckesfeld Sebastian、Pankratz Michael J.、Niwa Ryusuke
    • 雑誌名

      Development, Growth &amp; Differentiation

      巻: 63 ページ: 249~261

    • DOI

      10.1111/dgd.12733

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative stator assembly of bacterial flagellar motor mediated by rotation2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Kenta I.、Nakamura Shuichi、Toyabe Shoichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23516-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonreciprocal response of a two-dimensional fluid with odd viscosity2021

    • 著者名/発表者名
      Hosaka Yuto、Komura Shigeyuki、Andelman David
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 103 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physreve.103.042610

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large-Scale Vortices with Dynamic Rotation Emerged from Monolayer Collective Motion of Gliding <i>Flavobacteria</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Nakane Daisuke、Odaka Shoko、Suzuki Kana、Nishizaka Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology

      巻: 203 ページ: -

    • DOI

      10.1128/JB.00073-21

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of Protein Aggregation using Fluorescence Correlation Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Akira、Fujimoto Ai、Kinjo Masataka
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.3791/62576

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular basis of functional exchangeability between ezrin and other actin-membrane associated proteins during cytokinesis2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Guang、Hiruma Shota、Kitamura Akira、Kinjo Masataka、Mishra Mithilesh、Uehara Ryota
    • 雑誌名

      Experimental Cell Research

      巻: 403 ページ: 112600~112600

    • DOI

      10.1016/j.yexcr.2021.112600

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brownian motion of a charged colloid in restricted confinement2021

    • 著者名/発表者名
      Avni Yael、Komura Shigeyuki、Andelman David
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 103 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physreve.103.042607

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A positive charge region of Salmonella FliI is required for ATPase formation and efficient flagellar protein export2021

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Miki、Namba Keiichi、Minamino Tohru
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42003-021-01980-y

    • 査読あり
  • [学会発表] The role of dynamic cohesin looping in chromatin compaction and phase separation2022

    • 著者名/発表者名
      笹井 理生
    • 学会等名
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium
    • 招待講演
  • [学会発表] Terminal activity of dopamine neurons controls reward signals in the fly2021

    • 著者名/発表者名
      谷本 拓
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー「多様なドーパミン神経伝達から脳を探る」
    • 招待講演
  • [学会発表] A three-sphere microswimmer in a structured fluid2021

    • 著者名/発表者名
      好村 滋行
    • 学会等名
      Xiamen Soft Matter Forum 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光相関分光測定の展開とタンパク質相互作用解析2021

    • 著者名/発表者名
      金城 政孝
    • 学会等名
      第17 回バイオオプティクス研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 初期胚組織はモルフォゲン勾配のノイズを感知し修復する能力を備えている2021

    • 著者名/発表者名
      龝枝 佑紀
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌のドリル戦車2021

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 学会等名
      細菌学会 関東支部会
    • 招待講演
  • [学会発表] 微生物はからだの中でかしこく行動するのかな?2021

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 学会等名
      動物行動学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌のドリル戦車2021

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 学会等名
      エアロ・アクアバイオメカニズム学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Cellular dynamics of biomolecules2021

    • 著者名/発表者名
      金城 政孝
    • 学会等名
      Virtual Workshop on Fluorescence Correlation Spectroscopy ( FCS) Dedicated to Prof. Rudolf Rigler on the Occasion of his 85 th Birthday
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 動きの可視化から紐解く原核生物の新しい世界2021

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 学会等名
      Archaea研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Motion of molecular motors reflecting rheological properties in cells2021

    • 著者名/発表者名
      有賀 隆行
    • 学会等名
      The 2nd Joint Meeting of The European Society for Clinical Hemorheology and Microcirculation, The International Society for Clinical Hemorheology, and The International Society of Biorheology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] "タンパク質の時間と通信と自由エネルギー"2022

    • 著者名/発表者名
      笹井 理生
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      丸善出版
  • [図書] "Live cell imaging of the twitching motility of cyanobacteria by high-resolution microscopy (Methods in Molecular Biology)"2022

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Soringer
  • [図書] "Swimming motility assays of Spiroplasma (Methods in Molecular Biology)"2022

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Springer
  • [図書] "Live cell imaging of gliding motility of Bacteroidetes under high-resolution microscopy (Methods in Molecular Biology)"2022

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Springer
  • [図書] "Isolation and visualization of gliding motility machinery in Bacteroidota (Methods in Molecular Biology)"2022

    • 著者名/発表者名
      中根 大介
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Springer
  • [図書] "別冊・医学のあゆみ 「細胞競合による生体制御とがん」"2021

    • 著者名/発表者名
      龝枝 佑紀
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      医歯薬出版
  • [図書] "相分離 : メカニズムと疾患 : “膜のないオルガネラ"はいかに機能するか? 神経変性疾患・ウイルス感染とどう関わるか?"2021

    • 著者名/発表者名
      水野 大介
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103954

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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