生体の科学65巻5号

2014年10月発行

増大特集 生命動態システム科学 Ⅱ．数理生物学 2．分子

（2）生体高分子の排除体積効果と混み合いが生化学反応に及ぼす影響

著者： 粟津暁紀¹

所属機関： ¹広島大学大学院理学研究科 数理分子生命理学専攻 核内クロマチンライブダイナミックスの数理研究拠点

ページ範囲：P.448 - P.449

■細胞内の分子混み合い

　細胞内は様々な生体高分子で混み合う“molecular crowding”と呼ばれる状況にある。例えば細胞質中では高分子の占める体積分率が20-40％程度，通常の試験管を用いた生化学実験におけるタンパク質濃度の数十〜数百倍であると見積られている。このような細胞内の混み合いは以前から示唆されているが，近年，特に細胞生物学的現象の物理的側面の研究に関するレビュー論文集，および教科書的な書籍においても取り上げられ，注目を集めている^1,2）。

　もちろん細胞質は固化しているわけではなく，流動性を持つ。しかし，このような混み合った溶液中での化学反応は，希薄な溶液中でのものと様相が大きく異なると考えられている。例えば分子が混み合った状況では，分子間の衝突頻度が増加するため，希薄な場合と拡散や反応の時間スケールが大きく異なることが容易に想像される。更に最近では，細胞内と試験管内とではそもそも反応の様相が“質的”に異なっている可能性が示唆されており，以下に紹介する研究などによってその描像が描かれつつある。

参考文献

1）Phillip R, Kondev J, Theriot J：Physical Biology of the Cell. Garland Science, Tayler & Francis group, LLC, New York, 2009

2）Hancock R, Jeon K W：International Review of Cell and Molecular biology：New models of the Cell Nucleus：Crowding, Entropic forces, Phase separation, and Fractals. Elsevier Inc, 2014

. 100：11367-11372, 2003

. 108：12675-12680, 2011

. 8：e62218, 2013