東北大学
学際科学フロンティア研究所

多細胞生物の形態形成は、集団細胞の多彩かつ協調したダイナミクスにより生成されます。このような組織化された振る舞いは、個々の細胞や、細胞を構成する生体分子のどのような物性や動態により創発されるのでしょうか。

本研究では、多細胞システムで重要な役割を果たす細胞接着分子に着目します。主に細胞膜上で機能するこれらタンパク質分子群は単に細胞同士を繋ぎ留めるだけではなく、ダイナミックな分子動態や力学応答を示すことで、接着を超えた多様な細胞物性 (極性や運動性など) を生成します。近年、細胞内の分子ダイナミクス・状態が相分離などの熱力学・物理化学的性質に則り生成されていることが明らかとなってきました。そこで私はこれまでの研究経験を活かして、細胞接着分子の動態・機能が発現する物理化学的原理とその多細胞形態形成への生理機能を追究します。

本目的のために、1. 特に相分離 (コンデンセーション) することをこれまでに見出している細胞接着分子に着目して、それらの動態や物性を試験管内で再構成します。試験管内実験で見出した原理を 2. ショウジョウバエ形態形成の場でライブイメージングなどにより検証し、分子動態・物性が生体内でどのような細胞動態を制御し、形態形成に寄与するのかを理解します。生化学・遺伝学などの生物学的手法に物理化学的アイデアを組み合わせた研究を遂行することで、多細胞形態形成を駆動・支持するメカニズムを分子集合から集団細胞までの多階層で理解します。