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機能性膜を自動生成する人工細胞モデルの構成と評価

Research Project

Project/Area Number 20034016
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

野村 慎一郎  Kyoto University, 物質-細胞統合システム拠点, 特定研究員 (50372446)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 澤田 晋一  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (50444104)
陳 勇  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点教授 (70512458)
劉 莉  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定研究員 (50380093)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥7,900,000 (Direct Cost: ¥7,900,000)
Fiscal Year 2009: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000)
Fiscal Year 2008: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
Keywordsリポソーム / 膜タンパク質 / 人工細胞モデル / 人工分子シャペロン / 無細胞発現
Research Abstract

本研究は,機能性膜を自動生成する人工細胞モデルの構成と評価を目的に掲げた.具体的には,細胞サイズのリポソームを用い,その場で機能的な膜タンパク質を遺伝情報に従って無細胞的に合成・提示する系の構築手法と評価系の確立を行った.本研究では特に,膜タンパク質の1)発現(無細胞合成),2)局在(膜への挿入),3)配向,4)活性(機能)と,5)構成されたプロテオリポソームの特性の評価を通じて,機能性膜を自動生成する人工細胞モデルの標準的な調製法の提示を目指した.細胞間の物質輸送を司る4回膜貫通型タンパク質コネキシンについて,リポソーム環境における無細胞発現を行い,直接構成と機能化の測定を行った.その結果,リポソームから培養細胞への物質輸送が確認された(Biomaterials, 2009).さらにリポソームを構成する脂質組成による発現および挿入効率の違いを求め,サイズおよび膜に対する発現場所の違いによる配向性を示した.現在論文投稿中である.評価に関しては,細胞サイズリポソームを流路中で安定に捕捉し,直接観察を可能にするデバイスを構築した.これを利用した細胞サイズリポソームの抗体染色手法を開発し学会発表を行った.現在,論文投稿中である.これらの知見は,多種多様な生命現象は生体分子の集合体からいかにして構成されうるのか,という問いに答えるため,実験的に人工細胞モデル構築する研究において重要な進展であると考えられる.(加えて,研究グループとして新生タンパク質の安定保持を可能とする新奇材料である疎水化多糖ナノゲルを用いた薬剤輸送システムを開発し,査読つき論文として報告を行った.さらにMEMS技術を用いた培養細胞の局所制御システムの構築についても報告している.)

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (7 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Nano-encapsulation of lipase by self-assembled nanogels : induction of high enzyme activity and thermal stabilization.2010

    • Author(s)
      Sawada S, Akiyoshi K
    • Journal Title

      Macromol. Biosci. 10

      Pages: 353-358

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A micro-channel-well system for culture and differentiation of embryonic stem cells on different types of substrate2010

    • Author(s)
      L.Liu, C.Luo, X.Ni, L.Wang, K.Yamauchi, S.-i.M.Nomura, N.Nakatsuji, Y.Chen
    • Journal Title

      Biomed. Microdev. 12

      Pages: 505-511

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein synthesis in giant liposomes using the in vitro translation system of Thermococcus kodakaraensis2009

    • Author(s)
      K.Yamaji, T.Kanai, S.-i.M.Nomura, K.Akiyoshi, M.Negishi, H.Atomi, K.Yoshikawa, T.Imanaka
    • Journal Title

      IEEE trans.Nanobiosci. 8

      Pages: 325-331

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct formation of proteo-liposomes by in vitro synthesis and cellular cytosolic delivery with connexin-expressing liposomes2009

    • Author(s)
      M.Kaneda, S.-i.M.Nomura, S.Ichinose, S.Kondo, K.-i.Nakahama, K.Akiyoshi, I.Morita
    • Journal Title

      Biomaterials 30

      Pages: 3971-3977

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-assembeld nanogel of hydrophobized dendritic dextrin for protein delivery.2009

    • Author(s)
      Ozawa Y, Sawada S, Morimoto N, Akiyoshi K
    • Journal Title

      Macromol. Biosci. 9

      Pages: 694-701

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  • [Journal Article] Raspberry-like assembly of cross-linked nanogels for protein delivery.2009

    • Author(s)
      Hasegawa U, Sawada S, Shimizu T, Kishida T, Otsuji E, Mazda O, Akiyoshi K
    • Journal Title

      J.Control. Release. 140

      Pages: 312-317

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  • [Journal Article] Interaction of Self-assembled Cationic Nanogels with Oligo-DNA and Function as Artificial Nucleic Acid Chaperone.2009

    • Author(s)
      Morimoto N, Tamada J, Sawada S, Shimada N, Kano A, Maruyama A, Akiyoshi K
    • Journal Title

      Chem.Lett. 38

      Pages: 496-497

    • NAID

      10025122311

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  • [Journal Article] Direct formation of proteo-liposomes by in vitro synthesis and cellular cytosolic delivery with connexin-expressing liposomes2009

    • Author(s)
      M. Kaneda, S -i. M. Nomura, S. Ichinose, S. Kondo, K. -i. Nakahama, K. Akiyoshi, I. Morita
    • Journal Title

      Biomaterials

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  • [Journal Article] Comparison of Refolding Activities between Nanogel Artificial Chaperone and GroEL Systems2008

    • Author(s)
      Asayama W, Sawada S, Taguchi H, Akiyoshi K
    • Journal Title

      Int. J. Biol. Macromol. 42

      Pages: 241-246

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  • [Journal Article] Artificial-Cellular Computing2008

    • Author(s)
      S. -i. M. Nomura and T. Hamada
    • Journal Title

      Int. Journ. of Unconventional Computing 5

      Pages: 87-102

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 細胞機能の実空間モデリング2008

    • Author(s)
      野村 M. 慎一郎, 山田彩子, 吉川研一
    • Journal Title

      生物物理 48

      Pages: 174-179

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  • [Presentation] Making a cell model : membrane protein expression/functioning on giant liposome2010

    • Author(s)
      S.-i.M.Nomura
    • Organizer
      SYNTHETIC BIOLOGY : FROM THE PRESENT INTO THE FUTURE
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2010-03-24
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  • [Presentation] Giant liposome sorting/collection device : for individual analysis of artificial cell-models2009

    • Author(s)
      S.-i.M.Nomura, L Liu, Y.Chen, H.Maruyama, F.Arai
    • Organizer
      Int.Symp.Micro-Nanomechatronics & Human Science
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-10
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  • [Presentation] 膜タンパク質の直接無細胞合成による細胞モデルの多機能化2009

    • Author(s)
      野村M.慎一郎
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会2.0
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-10-02
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  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成系におけるナノゲルの分子シャペロン機能2008

    • Author(s)
      朝山和喜子, 秋吉一成
    • Organizer
      日本生物物理学会第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2008-12-28
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  • [Presentation] 酵素固定化ナノゲルの機能2008

    • Author(s)
      澤田晋一, 秋吉一成
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2008
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-11-17
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノゲルの人工分子シャペロン機能2008

    • Author(s)
      朝山和喜子, 秋吉一成
    • Organizer
      第57回高分子討論会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2008-09-25
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  • [Presentation] 酵素安定化剤としてのナノゲル機能2008

    • Author(s)
      澤田晋一, 秋吉一成
    • Organizer
      第57回高分子年次大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2008-05-28
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  • [Book] 「自己組織化ハンドブック」第3編システム・デバイス編第4節システム"細胞計算によるDrug Delivery System"2009

    • Author(s)
      野村M.慎一郎(分担執筆)
    • Total Pages
      940
    • Publisher
      NTS
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  • [Book] フロンティアテクノシリーズNo.11-有機・無機・金属ナノチューブ-非カーボンナノチューブ系の最新技術と応用展開-2008

    • Author(s)
      野棚真一郎, 秋吉一成(分担執筆)
    • Total Pages
      317
    • Publisher
      フロンティア出版
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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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