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研究テーマ

自己駆動する油滴

この研究では、水面を勝手に動きまわる油のしずくを扱っています。昔のおもちゃにショウノウ船というものがあったそうですが、原理はそれと同じです。こうゆう物質を「自己駆動粒子」などといいます。自己駆動粒子の集団は、場合によってはまるで生き物のように振る舞います。 自己駆動性と機能の発現、など、これまで見過ごされていた現象に興味を持っています。

代謝を含む、細胞の実験室モデル

自己触媒的に増殖できる高分子系のモデル

DNAやRNAはタンパク質などの助けを借りて自身を複製します。このような高分子がたくさん含まれる系の基本的な性質はどのようなものなのでしょうか?それぞれの高分子が自分を複製しますから、物質の供給さえあれば系は無限に成長するでしょう。では資源に限りがある場合は？長い分子と短い分子はどちらが増殖に有利か?分子の構造が増殖に有利・不利に働くことがあるのか?このような疑問に答えるべく、(珍しく)計算機実験を行っています。下図は理想的な場合に生成された秩序の高い高分子の反応ネットワークです。

>> <<{structure_50.png} << <<<タンパク質と脂質の混合>>> タンパク質と脂質は細胞を構成するとても重要な要素です。脂質は水中で自己集合して、細胞膜や細胞内壁を形成します。また、条件によっては入り組んだ迷路のような構造を形成することもあります。このような構造に閉じこめられたタンパク質の拡散や集合挙動を調べています。 >> <<{originAlpha2.png} << <<<タンパク質の結晶化>>> タンパク質と水と塩を混合すると、結晶ができる場合があります。この結晶は学問的にも応用的にも非常に重要な役割をもっています。このタンパク質の結晶化メカニズムは実はまだよくわかっておらず、さらなる研究が必要です。 >> <<{procA-1.jpg} << >> タンパク質の針状結晶が多数集まったカリフラワー構造 << <<<タンパク質溶液の液体-液体相分離>>> タンパク質溶液は水とタンパク質の2成分系（本当は様々な物質を少量ずつ含む多成分系）ですので、液体相に2種類あります。これら2つの液体相が共存する際には様々な時空間パターンを形成します。さらに結晶化とも絡んで、複雑な挙動をしめします。 >> <<{bc1_liquids_2.jpg} << >> 膜タンパク質cytochrome bc1 complexの液体-液体相分離 << <<< 界面活性剤 >>> 界面活性剤とは要するに洗剤のことです。この物質は水に溶けやすい部分と油に溶けやすい部分を1分子の中で両方もっており、水中では様々な構造を形成します。この研究ではその構造形成の途中に現れる時空間パターンを調べています。 >> <<{C12E5.png} << >> 界面活性剤の相転移過程にみられるネットワーク構造 << <<<タンパク質とひも状高分子の混合>>> タンパク質を含めたコロイド粒子は、線状高分子と混合してやると集合します。これは古くから知られた現象ですが、最近、細胞内での現象に対してこの効果の重要性が再認識されています。この研究ではおもにタンパク質の結晶化におよぼす効果を調べています。 >> <<{colloid_polymer_2.jpg} << <<<タンパク質とゲルの混合>>> <<<界面活性剤とコロイド>>>