人工脂質膜小胞巨大リポソームを用いた形態形成運動模倣モデル細胞系の構築

• Project/Area Number: 18048021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 瀧口 金吾 Nagoya University, 大学院・理学研究科, 助教 (20262842)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2007: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 巨大人工膜小胞(リポソーム) / 細胞骨格 / 分子モーター / 細胞運動 / 光学顕微鏡 / 人工モデル細胞 / 巨大人工脂質膜小胞

Research Abstract

細胞や細胞内小器官は、膜によって恒常性を維持し機能を発揮している。膜はそれらの機能に応じて特異的な形を取る一方、周囲の環境やシグナルに応じて形態を変え運動もする。これら膜の挙動を制御しているのは、膜と相互作用する細胞骨格だと考えられている。従って細胞骨格が膜の動態を制御している仕組みを知ることはダイナミックな生命現象を理解する上でとても重要である。これまでの研究成果として、巨大リポソーム内にアクチンとアクチン線維束化蛋白質を封入しアクチンの束を重合形成させることによって、一定の形態をリポソームに誘導できることを明らかにしてきた。
しかし、細胞は形態を維持するだけではなく変形や運動も行う。この時、多くの調節蛋白質によって制御された多くの分子モーターが働いていると考えられている。従ってこれからは、細胞骨格様ネットワークの再構成系だけではなく、分子モーターも巨大リポソーム内へ組込むことによって、形態形成と共に運動や変形も模倣できる様な人工細胞モデル系を構築し研究に利用して行くことが必要である。そのためには分子モーターやその「燃料」であるMg-ATPも同時に組込んだ巨大リポソームを作成できなければならない。ところが従来の静置水和法では、2価の陽イオン存在下では巨大リポソームを安定に作ることが難しい上、蛋白質の封入にも限界があった。本研究では、近年開発された新規の巨大リポソーム作製法、Spontaneous Transfer Methodを用いることによって上記の困難を克服し、より生理的な塩強度条件下で高濃度のアクチン線維とミオシンの限定分解産物でそのモータードメインからなるHMMを同時に含む巨大リポソームを効率よく作製することに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Formation and maintenance of tubular membrane projections: experiments and numerical calculations. (2008)
  • Author(s): T. Umeda
  • Journal Title: BioSystems Special issue dedicated to a selection of paperspresented in BIOCOMP2007 International Conference (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct observation of transformation process of giant liposome induced by reconstructed cytoskeletons. (2007)
  • Author(s): M. Honda
  • Journal Title: Summarized Report of Symposium on "System Cell Engineering by Multi-scale manipulation" at MHS2006 & Micro-Nano COE Symposium 2006 Annual Report of "System Cell Engineering by Multi-scale Manipulation Pages: 64-69
• [Journal Article] Direct observation of transformation process of giant liposome induced by reconstructed cytoskeletons. (2007)
  • Author(s): M.Honda
  • Journal Title: Summarized Report of Symposium on "System Cell Engineering by Multi-scale manipulation" at MHS2006＆Micro-Nano COE Symposium 2006 Annual Report of "System Cell Engineering by Multi-scale Manipulation" Pages: 64-69
• [Journal Article] Opening of holes in liposomal membranes is induced by proteins possessing the FERM domain. (2006)
  • Author(s): S.Takeda
  • Journal Title: J. Mol. Biol. 362卷 Pages: 403-413
• [Presentation] ドロップレット法を用いたアクトヘビーメロミオシン封入巨大リポソームの構築ActoHMM-containing giant liposomes constructed from water-in-oil droplets (2007)
  • Author(s): 瀧口 金吾
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] 分子モーター封入巨大リポソームによる運動性人工細胞モデルの構築 (2007)
  • Author(s): 瀧口 金吾
  • Organizer: 第1回「細胞を創る」研究会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館
  • Year and Date: 2007-11-26