細胞内分子混雑環境

細胞内のタンパク質やRNAなどの⽣体分⼦の濃度は 200-400 mg/ml と⾔われています。 これは細胞内の体積の 20-40%を⽣体分⼦が占めていることを⽰しています。 すなわち、 細胞内は無数の⽣体分⼦で混雑した分⼦混雑環境であるため、 この環境が⽣体分⼦の構造やダイナミクス、 機能などに⼤きな影響を与えていることが予想されます。 ⼀⽅で、 この環境を構築しているのは⽣体分⼦ そのものです。 そのため、 「細胞内分⼦混雑環境が⽣体分⼦の構造や機能にどのような影響を与えているか」という問いに加えて 、 「⽣体分⼦がどのようにしてこの分⼦混雑環境を構築できるのか」という問いも⽣まれてきます。

さらに、 細胞内には天然変性タンパク質や RNA を豊富に含む液滴が液液相分離によって⽣じており、 シグナル伝達などの細胞機能のプラットフォームとして機能するとともに、 様々な疾患につながる凝集体への前駆体として働くことがわかってきました。

これまで、 異なるタンパク質を多数含む分⼦混雑環境のシミュレーションを活発に⾏ってきましたが、 今後はさらに DNA や RNA などの核酸とタンパク質を含む系や、 細胞膜と液滴の関係などの解明を⽬指しています。 また、 液滴が直接関わる⽣命現象、 例えば、 シグナル伝達や転写などの分⼦機構に関する新しい知⾒を得たいと考えています。

細胞内分子混雑環境に関する計算

• タンパク質の水和と安定性
• タンパク質と基質の結合
• バクテリア細胞質の全原⼦MD
• 液滴の形成と制御