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アミロイドの自己組織化に基づく機能化ナノワイヤーの形成制御

Research Project

Project/Area Number 11J07100
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Chemistry related to living body
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

坂井 公紀  北海道大学, 大学院理学研究院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsアミロイド / ナノワイヤー / ナノマテリアル / 自己組織化 / ペプチド / メカニズム / パターン化 / 金ナノ粒子 / イオンモビリティ / 機能化
Research Abstract

アミロイドペプチドの自己組織化能は、機能化ナノワイヤーを基盤としたナノデバイス創製に有用である。これまでに、N末端に3残基アミノ酸ユニットをもつSCAPペプチドを開発し、複数のSCAPをヘテロ混合する混合SCAP法によるアミロイド線維形成の制御および効果的なナノワイヤーの機能化を可能にしている。ナノデバイス創製には、このような自己組織化の制御に基づく『機能性ナノ回路の作製法』の開発が不可欠である。このため、本研究では、混合SCAP法の線維形成メカニズム解明およびナノワイヤーのパターン化法の開発を実施している。これまでに、混合SCAP法により、線維形成初期のオリゴマーレベルで、線維伸長に有利な伸展型構造が誘起され、さらに、同条件下で、最終的な線維長が著しく促進されることを明らかにしている。そこで、本年度は、線維伸長過程の構造変化についてAFMにより詳細な解析を実施した。その結果、混合SCAP条件では、プロトフィブリルから成熟線維への構造変化が著しく促進されることが明らかになった。これらの結果に基づき、伸長過程において、伸展型オリゴマーによる付加と成熟化の促進が起こることにより、線維長が促進されるという新規メカニズムを提唱した。これは、線維長制御への重要な知見を与えるものと期待される。
一方、ナノワイヤーのパターン化のために、単一線維上に異なるペプチドコンポーネントにより構成されるタンデムパターンのドメインをもつナノワイヤーの形成を実施し、その効率的な作製に成功した。さらに、SCAPの混合比を変えることで、タンデムパターンの制御が可能であることを見出した。一方、基板上への線維のパターン化のために、金ナノ粒子を基点として線維伸長を開始させる手法の開発に成功した。これらは、機能化ナノワイヤーを基盤としたナノ回路作製への有用な手法となることが期待される。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Formation of Functionalized Nanowires by Control of Self-Assembly Using Multiple Modified Amyloid Peptides2013

    • Author(s)
      Sakai H, Watanabe K, Asanomi Y, Kobayashi Y, Chuman Y, Shi L, Masuda T, Wyttenbach T, Bowers MT, Uosaki K, Sakaguchi K
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 23 Issue: 39 Pages: 4881-4887

    • DOI

      10.1002/adfm.201300577

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アミロイドペプチドの自己組織化による機能化ナノワイヤー形成2013

    • Author(s)
      坂井公紀、坂口和靖
    • Journal Title

      機能材料

      Volume: 33 Pages: 47-53

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Formaiton of Functionalized Nanowires Using Structure-Controllable Amyloid Peptide2012

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Journal Title

      Peptide Science 2011

      Pages: 23-24

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミロイド自己組織化の制御に基づく効果的な機能化ナノワイヤーの形成2013

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス(草津市)
    • Year and Date
      2013-03-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of F unctionalized Nanowires Based on Control of Amyloid Self-Assembly2013

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      2nd International Conference on Biomaterials Science
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(つくば市)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of Fibril Formation -Using Multiple Modified Peptides and Its Application for Functional Nanowires2012

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      2012 HU-NU-SNU-NIMS/MANA Joint Symposium
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2012-12-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of Extended Oligomer Structure in Enhanced Fibrillation by Mixing Multiple SCAP Peptides2012

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      第49回ペプチド討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島県民交流センター(鹿児島市)
    • Year and Date
      2012-11-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of Nanowire Formation by Mixing Multiple Modified Amyloid Peptides : Mechanism and Application2012

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      19th International Mass Spectrometry Conference
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造制御アミロイドペプチドを用いた効果的な機能化ナノワイヤー形成2012

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      第6回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2012-09-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Formaiton of Functioanlizea Nanowires Using Structure-Controllable Amyloid Peptide2011

    • Author(s)
      坂井公紀
    • Organizer
      第48回ペプチド討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      2011-09-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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