ナノ空間に閉じ込めた人工膜の開発

• 研究課題/領域番号: 15K14489
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 森垣 憲一 神戸大学, バイオシグナル総合研究センター, 准教授 (10358179)
• 連携研究者: 林 文夫 神戸大学, 大学院理学系研究科, 名誉教授 (80093524)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 膜タンパク質 / 人工膜 / ナノ空間 / 1分子計測 / 生体膜 / ナノ流路

研究成果の概要

膜タンパク質の機能を1分子で定量的に評価することは、重要かつ困難な課題である。本研究は、膜タンパク質機能を計測する新しい方法論を創出することを目的として、ガラス基板と高分子エラストマー（ポリジメチルシロキサン：PDMS）にはさまれた厚さ10～100 nmのナノ空間にパターン化人工膜を形成し、膜タンパク質を超高感度（1分子）で解析する技術を開発した。接着層として、高分子ブラシ被覆シリカ微粒子を用いることで、厚さを厳密に制御し、非特異的吸着を抑制したナノ空間を実現した。モデルタンパク質として、ウシガエル視細胞由来のロドプシンを導入し、ナノ空間内部で1分子蛍光観察することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Evolution and development of model membranes for physicochemical and functional studies of the membrane lateral heterogeneity (2018)
  • 著者名/発表者名: Morigaki Kenichi、Tanimoto Yasushi
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 巻: 印刷中 号: 10 ページ: 2012-2017
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2018.03.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Model Membrane Combining Micropatterned Lipid Bilayer and Hydrophilic Polymer Brush (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Toshiki、Tamura Fuyuko、Kobayashi Sawako、Tanimoto Yasushi、Hayashi Fumio、Sudo Yuki、Iwasaki Yasuhiko、Morigaki Kenichi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 号: 23 ページ: 5752-5759
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b00463
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of the Prod1 membrane anchor in newt limb regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomura, K., Tanimoto, Y., Hayashi, F., Harada, E., Shan, X.-Y., Shionyu, M., Hijikata, A., Shirai, T., Morigaki, K., Shimamoto, K.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 号: 1 ページ: 270-274
  • DOI: 10.1002/anie.201609703
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Raft-based sphingomyelin interactions revealed by new fluorescent sphingomyelin analogs (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanao Kinoshita, Kenichi GN Suzuki, Nobuaki Matsumori, Misa Takada, Hikaru Ano, Kenichi Morigaki, Mitsuhiro Abe, Asami Makino, Toshihide Kobayashi, Koichiro M Hirosawa, Takahiro K Fujiwara, Akihiro Kusumi, Michio Murata
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: 未定 号: 4 ページ: 1183-1204
  • DOI: 10.1083/jcb.201607086
  • NAID: 120005998045
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanometric gap structure with fluid lipid bilayer for the selective transport and detection of biological molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Ando, K., Tanabe, M., Morigaki, K.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 31 ページ: 7958-7964
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b01405
  • 査読あり
• [雑誌論文] パターン化脂質膜を基盤とした人工生体膜の創出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 5)森垣憲一
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 37 ページ: 230-234
  • NAID: 130005154320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating the raftophilicity of rhodopsin photoreceptor in a patterned model membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto, Y., Okada, K., *Hayashi, F., Morigaki, K.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 109 号: 11 ページ: 2307-2316
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.10.015
  • 査読あり
• [学会発表] Patterned model biological membrane on the solid substrate (2018)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: 9th International Workshop on Nanostructures and Nanoelectronics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanometric gap structure for selective biosensing created with patterned lipid bilayer, silicone elastomer, and silica nanoparticles (2018)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K., Tanabe, M., Komatsu, R., Ando, K.
  • 学会等名: 255th American Chemical Society National Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanogap-junction with a fluid lipid bilayer for selective biosensing (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: 8th International Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics
  • 発表場所: Tohoku University
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hybrid model membrane combining micropatterned lipid bilayer and hydrophilic polymer brush (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K., Nishimura, T., Tamura, F., Kobayashi, S., Tanimoto, Y., Sudo, Y., Hayashi, F., Iwasaki, K.
  • 学会等名: 253rd American Chemical Society National Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 人工膜を用いた膜シグナル伝達機構の再構成と定量的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森垣憲一
  • 学会等名: 理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理 IX」
  • 招待講演
• [学会発表] Micropatterned model membrane to elucidate the functional roles of lipid micro-domains in the signal transduction cascade (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: Tethmem 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Model membrane on a solid substrate: Crawling to grow from 2D into 3D structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: BioNano summer school 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Model membrane on the solid substrates with increased complexity and functions (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: International Symposium on Science and Technology of Molecular Assemblies for Biomaterials Innovation
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Patterned lipid bilayer on solid substrate as a versatile model system of biological membrane (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Bioinspired and Zwitterionic Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reconstitution and quantitative analyses of membrane signal transduction by using micropatterned model system (2017)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K., Tanimoto, Y., Kojima, S., Awazu, A., Hayashi, F.
  • 学会等名: ConBio 2017
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluating the raftophilicity of rhodopsin photoreceptor in a patterned model membrane (2016)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K., Tanimoto, Y., Hayashi, F
  • 学会等名: 251st American Chemical Society National Meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-03-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] パターン化脂質膜とナノ空間を融合した新規人工生体膜の創出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森垣憲一，安藤公二，田邊真志
  • 学会等名: 第 35回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Micro-/ nano-compartments between substrate-supported model membrane and silicone elastomer (2015)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: TethMem 2015
  • 発表場所: Nagyan University, Singapore
  • 年月日: 2015-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Patterned lipid bilayer on solid substrate as a versatile model system of the biological membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Morigaki, K.
  • 学会等名: Biological Research Centre, Hungarian Academy of Science
  • 発表場所: Szeged, Hungary
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 神戸大学 環境物質科学
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/rceg-nowstone/index.html
• [備考] 神戸大学バイオシグナル総合研究センター環境物質科学研究室
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/rceg-nowstone/index.html
• [備考] 神戸大学 環境物質科学研究室
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/rceg-nowstone/index.html