研究概要

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します。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、形成後、集積した分子が膜を変形させてベシクルや膜チューブを生み出すことで、膜交通プロセスを進行させます。近年のイメージング技術の発展に伴い、ゾーン形成・成熟のプロセスやダイナミクスの詳細が明らかにされてきています。この新しい実験事実の蓄積の上に、ゾーン形成を理解するために数理モデルに基づく理論研究を行っています。
我々はこれまで、小胞体上の選別輸送ゾーンであるER exit site (ERES)が膜上でどのようにドメインを形成するか数理モデルを用いて構成する研究を行い、低分子量Gタンパク質(Sar1)を中心とした分子反応が生み出す反応ドメインとして再現することに成功しました。このモデルを３次元膜シミュレーターと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し、シミュレーションを通してその形成・成熟メカニズムの解明を目指します。また、ERESを例として構成した反応ドメインモデルを一般化することで、様々なゾーンを機構的に分類し統一的に理解することを目指します。

代表的な原著論文

1. Sakai, Y., Mochizuki, A., Kinoshita, K., Hirano, T., Tachikawa, M.*, (2018) Modeling the functions of condensin in chromosome shaping and segregation. PLOS Comp. Biol. 14, e1006152.
2. Tachikawa, M.*, 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., 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.

総説

1. 立川正志*，(2018)「ゴルジ体のサイズと形の制御」実験医学 2018年8月号特集「サイズ生物学」 vol.36 2181 – 2185.
2. 立川正志*，望月敦史，(2018)「オルガネラ形態の物理モデリング」生体の科学 vol.69 No. 3, pp 198-202.
3. 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 vol.35 2394 – 2397.