複数の種類の高分子の混雑する溶液で、高分子が各相に分かれミクロ相分離を起こす条件下、アクチンやDNAなどの生体高分子が、特異的に液滴の内部に自発的に局在化し、細胞内の構造に似た形態が生じることを明らかにした。国際誌ChemBioChemに採択。Very Important Paper(VIP)に選出。中谷君(2017年MC修了)、作田君(D2)が第一、第二著者。瀧口博士(名古屋大)、湊元博士(三重大)らとの共同研究。

[更新日] 2018.04.20 [カテゴリー] 最新情報

ヒトのDNAは、細胞毎に46本の分子が存在し、各々は数cmの長さの巨大分子である。これまでは、このような巨大な分子を切断などの損傷をおこすことなく細胞から取り出し、外部の溶液に取り出すことは殆ど不可能であった。従って、現在用いられているゲノム診断や遺伝子異常などのDNAの分析手法は、数kp(キロ塩基対)かそれよりも短く断片化したもので行われてきた。巨大なゲノムDNAは撹拌やピペット操作などにより簡単切断されてしまうことが知られている。本論文では、DNAの一分子観察の実験より、撹拌初期にDNAの切断が高頻度でおこり、その後の定常的な撹拌操作では極めて切断が低頻度になることを見出した。実際、最初に穏やかに撹拌を開始し、その後、撹拌強度を強くしても、切断は低頻度に留まることを実験的に確かめている。このような発見は、今後のゲノムDNAの研究の発展に大いに寄与するものと期待される。国際誌Chem.Phys.Lett.に採択。菊池君(本年3月MC修了)が第一著者。

[更新日] 2018.04.17 [カテゴリー] 最新情報

地球上の生命体に広く存在するポリアミンは、癌や細胞分裂などとの高い相関があることが知られてはいたが、生体への作用は不明な点が多かった。閾値以下の濃度のポリアミンでは、遺伝子発現を5倍程度促進し、閾値以上では遺伝子発現が完璧に抑制するといった、 促進と阻害という二面性があることを明らかにし、それが、ゲノムサイズDNAの高次構造のスイッチングと連動していることを解明した論文が、国際誌 PLOSE ONEに掲載されました。分化した細胞において、ゲノムDNAの遺伝子群のON/OFFのスイッチが、DNAの高次構造転移によって制御されていることを示唆するものであり、生命体の自己制御の本質に迫るものであると期待される。金村さん(M2) が第一著者。

[更新日] 2018.02.27 [カテゴリー] 最新情報

これまでに知られている光による操作としては、レーザーピンセットと呼ばれる手法のものがありますが、この場合は、数十m程度の物体が動かしうる最大のサイズでした。それに対して、cmサイズの特定の形状の金属シートを、液面上に配置した系では、空間の固定されたある一点に定常的にレーザ照射することにより、安定な振り子運動や回転運動 (limit cycle運動)を起こさせることが可能であることを明らかにした論文が、国際誌Journal of Physical Chemistry Cにアクセプトされました。光により界面張力の空間的勾配が生じ、それがこのような定常的な運動を引き起こしていることを、非線形の常微分方程式によるシミュレーションを併用して、理論的な解明も行っている。原田君(M2)、小吉君(2017年MC修了)、作田君(D1)が第1,2,3著者。

[更新日] 2018.02.26 [カテゴリー] 最新情報

外部から定常的な振動を与える条件下で、ピン型の固形物体の集合体が、立位―転倒―立位の、再帰転移を示す現象を見出し、理論的な考察を行った論文が、Scientific Reportsにアクセプトされました。疑似一次元系では、神経興奮に類似した伝播現象が生じることも明らかにしている。固形物体の集合が、このような協同的再帰転移をすることを示したものとして、新規性の高い研究となっている。鷹取(D3),馬場(M1)が第1、第2著者、Shew教授(NYCity Univ.)との共同研究。

[更新日] 2017.12.17 [カテゴリー] 最新情報

細胞内の空間には、1g中に0.3-0.4gの高分子などを含む混雑した環境となっている。更に、個々の分子は熱揺らぎ、すなわちBrown運動を行っている。このように絶えず揺らぎに晒された混雑環境の簡単な数理モデルを考え、混雑環境のなかで大きなサイズの粒子の局在化を調べた論文が、J.CHem.Phys.にアクセプトされました。面白いことに、大球の硬さに依存して、閉鎖空間の境界に局在する場合と、内部に存在する場合があることを明らかにした研究。核やミトコンドリアなどの小器官が細胞内部に存在する傾向にあることも、このような原理が関係している可能性があると議論。Shew教授(NYCity Univ.)との共同研究。尾田君(本年3月MC修了)が共著者。

[更新日] 2017.10.24 [カテゴリー] 最新情報

水面に浮かべられたアニリンの液滴が自発的な拍動を示す現象に関する研究が国際誌Langmuirにアクセプトされました。単一のアニリン液滴が拍動することだけでなく、複数の液滴が同期して拍動すること発見。心筋細胞などの生物に見られる動的な同調現象と類似した現象であることから、生命体での自律的な振動現象の本質を追究する上でも、興味ある実験結果。運動の同調のメカニズムについても物理的なモデルを援用した議論を行っている。Chen博士(Shaoxing Univ.)らとの共同研究。作田君(現D1)が共著者。

[更新日] 2017.10.19 [カテゴリー] 最新情報

作田君(DC1年)が筆頭著者の分子機械に関する総説「ナノの世界からマクロの世界を動かす:見えない分子から巨視的な動きへ」が日本化学会編の、CSJ Current Reviewに掲載されました。これまでの分子機械の研究が分子レベルの(nmスケール)に専ら注目が集まっていたことを紹介し、今後の研究の進むべき道は、nmスケールの分子運動が、非線形相互作用を通して、cm-mスケールの規則運動を引き起こすメカニズムを明らかにし、実空間でそのようなシステムを構築することにあると論じています。獨協医科大学馬籠准教授との共著。

[更新日] 2017.09.13 [カテゴリー] 最新情報

現在再生医療や組織工学の分野において、機能的な細胞組織体を人工的に創成できるような手法の開発が重要な課題となっています。これまで、細胞と細胞を接着させて三次元の組織体(organoid)の構築には、合成ゲルなどの人工的な足場が使われてきましたが、実際の再生医療に用いることはできていませんでした。本研究グループでは、光ピンセット技術と高分子混雑効果を活用することで、デキストラン(天然の水溶性高分子)溶液中で安定した三次元の細胞組織体を構築することのできる新手法を考案し、その研究成果は国際誌Polymerに掲載されました。吉田さん(本年3月修士修了)と辻君(M2)が第1、第2著者、谷口博士( Polish Academy of Sciences)らとの共同研究。

[更新日] 2017.08.03 [カテゴリー] 最新情報

DMSO(Dimethyl Sulfoxide)は、有機物を良く溶かし、水とも混和性の良い溶媒であり、細胞生物学や生化学分野で、水に不溶な物質の溶剤として頻繁に用いられています。細胞にとっても最も重篤な障害であるDNA二本鎖切断に対してのDMSOの保護作用を定量的に評価した論文が、国際誌Sci.Rep.にアクセプトされました。論文では、光やγ線による切断や、凍結による切断を、DNAの一分子計測の手法を活用して、定量的に評価しています。いずれの損傷源であっても、2%の濃度でDMSOの保護作用が最大になるといった、貴重な知見を得ることに成功しています。野田さん(本年3月修士修了)、Ma君(DC2)が第1、第2著者。立命館大、大阪府立大、京大医学(病理)との共同研究。

[更新日] 2017.07.17 [カテゴリー] 最新情報

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