巨大リポソーム膜における膜蛋白質複合システム機能の再構成

• Project/Area Number: 18048026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 湊元 幹太 Mie University, 大学院・工学研究科, 講師 (80362359)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: リポソーム / 人工細胞 / ベシクル / バキュロウイルス / 膜融合 / 膜蛋白質 / GPCR / 情報伝達

Research Abstract

人工モデル細胞構築技術へ資するため、組換え膜蛋白質複合体提示したバキュロウイルス(AcNPV)と人工ベシクルとの融合技術を基礎に、情報伝達に与る膜蛋白質複合システムを巨大リポソーム膜へ再構成する方法を確立することを目的とした。18年度は、野生型出芽ウイルス出芽エンベロープ(BV)と巨大リポソーム(GUV)との融合の基本条件を明らかにしている。本年度の研究では、この条件を利用して「古典的」な情報伝達系をモデルに選び、その構成膜蛋白質を巨大リポソーム膜へ再構成すること、即ち巨大プロテオリポソームを作製することを、実験目標として計画した。そして、(1)各蛋白質(受容器であるアドレナリンβレセプター、CRFレセプター、TSHレセプター等のGPCR;伝達器である促進性G蛋白質各サブユニット;効果器としてアデニル酸シクラーゼ)の遺伝子を導入した組換えバキュロウイルス(AcNPV)を作製し、(2)各組換えAcNPV出芽ウイルス(BV)の精製とWB・酵素解析による各蛋白質提示の確認を行い、そして(3)BV-GUV融合によるプロテオリポソーム化を共焦点顕微鏡単一GUV解析により確認した。特に(3)においては、GUV膜上における各膜蛋白質構成因子の存在を、抗GPCR抗体、蛍光標識GTPアナログ、及び蛍光標識フォルスコリンによる特異的蛍光染色により慎重に確認しており、これによって上記の目標が達成されたと思われる。本研究でモデルとしたGs共役系は、再構成をはじめ研究に歴史があり知見が抱負である。したがって、下流伝達経路のさらなる構築や、情報伝達機能のアッセイ手法の改良が可能であると期待される。

Research Products

• [Journal Article] Unbinding of Lipid Bilayers Induced by Osmotic Pressure in Relation to Unilamellar Vesicle Formation (2007)
  • Author(s): N. L. Yamada, et. al.
  • Journal Title: Europhys. Lett. 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Display of Recombinant Membrane Receptors on Giant Liposomes: Attempt to Construct a Cell Model with Integrated Membrane Protein Systems (2007)
  • Author(s): Kanta Tsumoto, et. al.
  • Journal Title: IEEE 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science Pages: 102-107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic Nanomedicine and Tissue Engineering (2007)
  • Author(s): C. Wei, et. al.
  • Journal Title: Medical Clinics of North America 91 Pages: 889-898
• [Journal Article] 人工モデル細胞とミクロ・ロボティクス (2007)
  • Author(s): 湊元 幹太
  • Journal Title: 日本ロボット学会誌 25(2) Pages: 14-18
  • NAID: 10018869470
• [Journal Article] Membrane Fusion between a Giant Vesicle and Small Enveloped Particles : Possibilities for the Application to Construct Model Cells (2006)
  • Author(s): Kanta Tsumoto
  • Journal Title: IEEE 2006 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science Pages: 7-12
• [Presentation] 巨大リポソーム膜における膜蛋白質複合システム機能の再構成 (2008)
  • Author(s): 湊元幹太
  • Organizer: 特定領域研究「バイオ操作」第5回公開シンポジウム・ポスター発表(#15)
  • Place of Presentation: 法政大学市ケ谷キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-07
• [Presentation] 膜融合で人工細胞モデルをつくる (2007)
  • Author(s): 湊元幹太
  • Organizer: 「細胞を創る」研究会0.0(ポスター番号7)
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(江東区)
  • Year and Date: 2007-11-26
• [Presentation] 人工細胞モデル構築へ向けて〜膜蛋白質複合システム機能再構成の試み〜 (2007)
  • Author(s): 湊元幹太
  • Organizer: 特定領域研究マルチスケール操作によるシステム細胞工学学術講演会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所四国センター(高松市)
  • Year and Date: 2007-08-30
• [Presentation] 共焦点レーザー顕微鏡による単一巨大リポソームとバキュロウイルス融合の可視化解析 (2007)
  • Author(s): 神谷厚輝, 他
  • Organizer: 第71回日本生化学会中部支部会例会・シンポジウム(P-8)
  • Place of Presentation: 名古屋大学本山キャンパス野依記念国際交流館(名古屋市)
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Presentation] 組換えアセチルコリン受容体提示リポソームの調製と診断薬への応用 (2007)
  • Author(s): 水谷雅志, 他
  • Organizer: 第71回日本生化学会中部支部会例会・シンポジウム(P-12)
  • Place of Presentation: 名古屋大学本山キャンパス野依記念国際交流館(名古屋市)
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Presentation] 巨大リポソーム膜における膜蛋白質複合システム機能の再構成 (2007)
  • Author(s): 湊元幹太
  • Organizer: 特定領域『バイオ操作』若手研究者第1回ワークショップ
  • Place of Presentation: 芝蘭会館(京都市左京区)
  • Year and Date: 2007-05-18
• [Presentation] Reconstitution of Membrane Protein Systems on Giant Liposomes toward Artificial Cell Models (2007)
  • Author(s): Kanta Tsumoto
  • Organizer: 1st International Symposium on Nanomedicine (ISNM2007) & 2nd Molecule-Based Information Transmission and Reception (MB-ITR2007)
  • Place of Presentation: Okazaki Conference Center (Institute for Molecular Science)
• [Presentation] 人工細胞モデル構築へ向けて:膜蛋白質システムをどう組み込むか (2007)
  • Author(s): 湊元幹太
  • Organizer: 分子研研究会「分子情報通信(Molecular Communication)のサイエンス基盤」
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(岡崎市)
• [Presentation] Display of Recombinant Membrane Receptors on Giant Liposomes: Attempt to Construct a Cell Model with Integrated Membrane Protein Systems (2007)
  • Author(s): Kanta Tsumoto, et. al.
  • Organizer: IEEE 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science MHS 2007 Micro-Nano COE (2007) (P1-7)
  • Place of Presentation: Noyori Conference Hall (Nagoya University)
• [Presentation] バキュロウイルス-膜融合による巨大プロテオリポソームの作製 (2007)
  • Author(s): 湊元幹太
  • Organizer: 第1回サポーティッドメンブランワークショップ(WSM2007)(一般11)
  • Place of Presentation: 蒲郡温泉「天の丸」(愛知県額田郡幸田町)
• [Presentation] 単一巨大リポソーム観察によるバキュロウイルス融合の可視化解析 (2007)
  • Author(s): 神谷厚輝, 他
  • Organizer: 第38回中部化学関係学協会支部連合秋季大会, 一般研究発表会(生体関連化学)(2C04)
  • Place of Presentation: 三重大学工学部(津市)
• [Presentation] 単一巨大リポソーム観察によるバキュロウイルスエンベロープ融合の可視化解析 (2007)
  • Author(s): 神谷厚輝, 他
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会(2P267)
  • Place of Presentation: パシフイコ横浜(横浜市)
• [Presentation] アセチルコリン受容体提示組換えプロテオリポソームの調製と自己免疫疾患診断薬への応用 (2007)
  • Author(s): 水谷雅志, 他
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会((3P-1187)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
• [Book] ナノメディシン-ナノテクの医療応用-(宇理須恒雄 編)4-2細胞機能の模倣とモデルシステムの構築 担当(pp.279-285) (2008)
  • Author(s): 湊元幹太、吉川研一
  • Total Pages: 7
  • Publisher: オーム社