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油中水滴法で作成した分子モーター封入リポソームによる運動性人工細胞モデルの構築

Research Project

Project/Area Number 20034024
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

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

Principal Investigator

瀧口 金吾  Nagoya University, 大学院・理学研究科, 助教 (20262842)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本間 道夫  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50209342)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
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 / 油中水滴法
Research Abstract

アクチンをはじめとする細胞骨格ネットワークは、細胞の形態調節や運動発生に重要な役割を果たしている。その機構を明らかにするための構成的アプローチとして、内部に細胞骨格蛋白質を組み込んだ巨大リボソームの作成を通して、人工細胞運動モデル系を構築する試みがなされ、その成果として、リボ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、一定の形態をリボソームに誘導できることが明らかにされてきた。しかしNatural swellingやElectroformationなどの従来の巨大リボソーム調製法では、大きな蛋白質複合体を組込めない、生物に重要なMg^<2+>のような2価の陽イオンの存在下や生理的塩強度下では作成効率が落ちる、などの重大な問題があり、分子モーターの系への導入が困難だった。
本研究ではそれらを克服するため、Spontaneous transfer法を利用することによって、任意の濃度のアクチンとHeavy meromyosin(HMM)を同時に組込んだ巨大リボソームを生理的な塩強度下で作製することに成功した。HMMはモータードメインを2個持ち、アクチン線維間に滑りを起こすことでアクチン線維の束を運動させることが出来る。分子モーターの駆動に必要なATPは、細菌由来の膜穿孔性毒素、α-Hemolysinを利用してリボソーム内に導入した。α-Hemolysinは脂質二重膜に侵入して7量体を形成し、ATPや小さなペプチドまでもが通過可能な直径が2nmを超えるチャネルを形成する。ATPの導入添加後、リボソーム内部で形成していたアクチン線維のネットワークが変形・再配置することを観察することに成功した。

Report

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

    (11 results)

All 2010 2009 2008 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Cooperation between Giant DNA Molecules and Actin Filaments in a Microsphere2010

    • Author(s)
      Negishi, M.
    • Journal Title

      Physical Review E (In press)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic Behavior of Giant Liposomes at Desired Osmotic Pressures.2009

    • Author(s)
      Ohno, M.
    • Journal Title

      Langmuir 25

      Pages: 11680-11685

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of Cell-Sized Liposomes Encapsulating Actin and Actin-Crosslinking Proteins.2009

    • Author(s)
      Takiguchi K.
    • Journal Title

      Methods in Enzymology 464

      Pages: 31-53

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] Entrapping desired amounts of actin filaments and molecular motor proteins in giant liposomes2008

    • Author(s)
      K. Takiguchi
    • Journal Title

      Langmuir 24

      Pages: 11323-11326

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Real-World Modeling of Artificial Motile Cell.2009

    • Author(s)
      Takiguchi K.
    • Organizer
      2009 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • Place of Presentation
      Noyori Conference hall, Nagoya university
    • Year and Date
      2009-11-10
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Observation of the Behavior of Liposome under the Desired Osmotic Environment.2009

    • Author(s)
      Ohno, M.
    • Organizer
      第47回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      アスティ徳島
    • Year and Date
      2009-10-31
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct observation of the behavior of liposome under the desired osmotic environment2008

    • Author(s)
      M. Ohno
    • Organizer
      第46回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2008-12-03
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic behaviors of giant liposomes shown in the osmotic pressure2008

    • Author(s)
      M. Ohno
    • Organizer
      2008 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • Place of Presentation
      Noyori Conference hall, Nagoya university
    • Year and Date
      2008-11-07
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Bundle formation in a crowded environment with giant DNA and F-actin inside a micro-meter scale closed-space lipid layer2008

    • Author(s)
      M. Negishi
    • Organizer
      2008 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • Place of Presentation
      Noyori Conference hall, Nagoya university
    • Year and Date
      2008-11-07
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://bunshi4.bio.nagoya-u.ac.jp/~4takiguchiy/liposome-group/lipo-frame.html

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://bunshi4.bio.nagoya-u.ac.jp/-4takiguchiy/liposome-group/lipo-frame.html

    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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