2019 Fiscal Year Annual Research Report
ゆらぎと応答の基本限界から探索する生体分子の設計原理
| Project Area | Information physics of living matters |
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| Project/Area Number |
19H05795
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡田 康志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50272430)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
池崎 圭吾 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10722960)
佐々 真一 京都大学, 理学研究科, 教授 (30235238)
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), 助教 (50467635)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 情報熱力学 / 一分子計測 / 分子モーター / 細胞内環境 / 非平衡多体現象 / クロマチン / 液液相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1) 生体分子モーターの多様性と設計原理、2) 細胞内非平衡環境の計測、3) 非平衡多体現象の基礎理論、の3つの項目について研究を行う。
このうち 1) 生体分子モーターの多様性と設計原理については、トレードオフ関係式の理論を発展させるとともに、これに対応した計測系を実現するための装置開発を進めた。特に、システムの変化に対する応答をゆらぎとコストで関係づける理論をベースに、一分子計測で測定可能なパラメータを用いて分子モーターの性能にかかわるトレードオフ関係式を導出することが出来た。これに対応した一分子計測実験を行うために、高い空間分解能と時間分解能を両立する構造化照明一分子顕微鏡の構築を行った。
2) 細胞内非平衡環境の計測については、並進拡散と回転拡散の同時計測を行うための6次元高速一粒子追跡顕微鏡の開発を進めた。細胞内環境を模した高粘度溶液系での回転並進拡散同時計測の実証実験に成功し、half in vitro の系としてアフリカツメガエル卵抽出液を用いた実験系や、artificial な crowder を加えた溶液系での測定に着手した。また、細胞内で拡散粒子に力学的摂動を与えるための操作系の開発も進め、in vitroの系で多数の微粒子を一様に操作できることを確認した。
3) 非平衡多体現象については、クロマチン構造転移が1次転移となり遺伝子スイッチとして機能する条件の理論的検討など、クロマチン液液相分離についての理論的考察を進めるとともに、再構成クロマチンを作成するための生化学実験および微細加工流路を用いた観察系の開発を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画通りに順調に進展している
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通りに順調に進展しており、当初計画通りに着実に遂行していく
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Research Products
(48 results)
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[Journal Article] Phase separation organizes the site of autophagosome formation.2020
Author(s)
Fujioka Yuko, Alam Jahangir Md, Noshiro Daisuke, Mouri Kazunari, Ando Toshio, Okada Yasushi, May Alexander I, Knorr Roland L, Suzuki Kuninori, Ohsumi Yoshinori, Noda Nobuo N
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Journal Title
NATURE
Volume: 578
Pages: 301--305
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Linking substrate and nucleus via actin cytoskeleton in pluripotency maintenance of mouse embryonic stem cells2019
Author(s)
David Brit Gracy, Fujita Hideaki, Yasuda Kyota, Okamoto Kazuko, Panina Yulia, Ichinose Junya, Sato Osamu, Horie Masanobu, Ichimura Taro, Okada Yasushi, Watanabe Tomonobu M
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Journal Title
STEM CELL RESEARCH
Volume: 41
Pages: 101614--101614
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A large pool of actively cycling progenitors orchestrates self-renewal and injury repair of an ectodermal appendage.2019
Author(s)
Sharir Amnon, Marangoni Pauline, Zilionis Rapolas, Wan Mian, Wald Tomas, Hu Jimmy K, Kawaguchi Kyogo, Castillo-Azofeifa David, Epstein Leo, Harrington Kyle, Pagella Pierfrancesco, Mitsiadis Thimios, Siebel Christian W, Klein Allon M, Klein Ophir D
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Journal Title
NATURE CELL BIOLOGY
Volume: 21
Pages: 1102--1112
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Neuron-specific knockdown of Drosophila HADHB induces a shortened lifespan, deficient locomotive ability, abnormal motor neuron terminal morphology and learning disability.2019
Author(s)
Li Jialin, Suda Kojiro, Ueoka Ibuki, Tanaka Ryo, Yoshida Hideki, Okada Yasushi, Okamoto Yuji, Hiramatsu Yu, Takashima Hiroshi, Yamaguchi Masamitsu
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Journal Title
EXPERIMENTAL CELL RESEARCH
Volume: 379
Pages: 150--158
DOI
Peer Reviewed
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