研究概要

オルガネラ選別輸送ゾーンの形成は、オルガネラ膜上に特定の分子が集積したドメイン・パターンを形成することに他ならない。この分子の局在パターンを理解するためには反応ネットワークを詳細に記述するだけでは不十分で、反応が示すダイナミクスを理解することが重要である。その手法の一つとして数理モデルによるダイナミクスの記述と再現が、そこに働く論理を議論する上で有効である。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。本研究では特に、膜交通の入り口であるERからゴルジ体への輸送過程に注目し、ゾーン形成の鍵となる低分子Gタンパク質Sar1を中心に、COPIIコートの集積とCOPII小胞の形成過程の数理モデルを構築する。このモデルのシミュレーションを通して、Sar1のスイッチ機構がどのように時空間的に制御されるか、またその制御がCOPIIコートタンパク質の集積を介してどのようにオルガネラ膜の形態ダイナミクスと呼応するか、さらには積荷タンパク質がどのようなダイナミクスに基づき選別されるか、その基本的構造を明らかにすることを目指す。

代表的な原著論文

1. Sakai, Y., Mochizuki, A., Kinoshita, K., Hirano, T., and Tachikawa, M., (2018) Modeling the functions of condensin in chromosome shaping and segregation. PLOS Comp. Biol., In press.
2. Tachikawa, M. and Mochizuki, A. (2017) Golgi apparatus self-organizes into the characteristic shape via postmitotic reassembly dynamics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 5177-5182.
3. Tachikawa, M., Morone, N., Senju, Y., Sugiura, T., Hanawa-Suetsugu, K., Mochizuki, A., and Suetsugu, S., (2017) Measurement of caveolin-1 densities in the cell membrane for quantification of caveolar deformation after exposure to hypotonic membrane tension. Sci. Rep. 7, 7794.
4. Sakai, Y., Tachikawa, M., and Mochizuki, A., (2016) Controlling segregation speed of entangled polymers by the shapes: A simple model for eukaryotic chromosome segregation. Phys. Rev. E 94, 042403.

総説

1. 立川正志，望月敦史 (2017) シミュレーションによるゴルジ体の自己組織化的な形成過程．実験医学 35, 2394 – 2397.
2. 立川正志 (2017) 細胞小器官の動きを理解する方法 – ゴルジ体の形成過程を物理で再現する. Academist Journal. https://academist-cf.com/journal/?p=5242.