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膜エネルギー変化の制御と機能界面デザイン

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Soft-Interface Science
Project/Area Number 23106711
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

高木 昌宏  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (00183434)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsリポソーム / モデル膜 / ナノ粒子 / アルツハイマー / アミロイド / コレステロール
Outline of Annual Research Achievements

(背景・目的)生体膜の主成分であるリン脂質は、親水基の頭部と疎水部の尾部を持つ両親媒性分子であり、水溶液中で自己集合しミセルや二分子膜構造を自発的に形成する。リポソームは、生体膜に類似した組成・構造を備えており、生体モデル膜として研究に用いられてきた。我々は、細胞サイズの巨大リポソームを扱い、その挙動(ダイナミクス)の物理化学的解析を通して、細胞で起きている現象の本質を明らかにする研究を行っている。膜を構成する不飽和脂質は分子の自由度が高く流動性も高い無秩序相(Ld)相を形成する。飽和脂質は分子が密に充填され流動性が低い固体秩序相 (So) 相を形成する。コレステロールは、飽和脂質に対して流動性を高め、液体秩序相 (Lo) 相を形成する。生細胞の膜に関しては、ラフトと呼ばれるスフィンゴ脂質とコレステロールに富むラフト領域の存在が着目されており、これはLo相とSo相の区別ができていない状況とも言える。本研究では、細胞サイズモデル膜系での膜ミクロドメインの多様性とそのドメインと相互作用する物質の局在について紹介しつつ、生細胞での知見との比較を交えながら考察した。
(ナノ・マイクロ微粒子の膜局在)ナノ・マイクロサイズの微粒子は、比表面積が極めて大きく、量子サイズ効果などによって特有の物性を示す。微粒子の生体系への影響については未知の部分が多い。液体秩序相 (Lo相)と液体無秩序相(Ld相)で構成されたリポソームでは、200nmを境界にして、直径200nm以下の微粒子はLo相に、200nm以上の微粒子はLd相へ局在した。一方、固体秩序相(So相)と液体無秩序相(Ld相)で構成されたリポソームの場合は、サイズに関係なく全ての粒子はSo相に局在した。同じ物質であってもサイズによって膜の組成(つまりはドメインの種類)に応じて、相互作用メカニズムに違いがあると考えられた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Membrane fusion and vesicular transformation induced by Alzheimer's amyloid beta2013

    • Author(s)
      M. C. Vestergaard, M. Morita. T. Hamada, M.Takagi.
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta Biomembr.

      Volume: 1828 Issue: 4 Pages: 1341-1321

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2013.01.015

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Size-Dependent Partitioning of Nano/Microparticles Mediated by Membrane Lateral Heterogeneity2012

    • Author(s)
      T. Hamada, M. Morita, M. Miyakawa, R. Sugimoto, A. Hatanaka, M. C. Vestergaard, M. Takagi.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 34 Pages: 13990-13996

    • DOI

      10.1021/ja301264v

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ion Permeation by a Folded Multiblock Amphiphilic Oligomer Achieved by Hierarchical Construction of Self-Assembled Nanopores.2012

    • Author(s)
      T. Muraoka, T. Shima, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, K. V. Tabata, H. Noji, K. Kinbara.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 48 Pages: 19788-19794

    • DOI

      10.1021/ja308342g

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective localization of Alzheimer's amyloid beta in membrane lateral compartments2012

    • Author(s)
      M.Morita、T.Hamada, Y.Tendo, T.Hata, M.C.Vestergaard, M.Takagi
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 8 Issue: 10 Pages: 2816-2819

    • DOI

      10.1039/c2sm07185a

    • Related Report
      2012 Annual Research Report 2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermo-induced vesicular dynamics of membranes containing cholesterol derivatives2012

    • Author(s)
      Tsuyoshi Yoda
    • Journal Title

      Lipids

      Volume: 47 Issue: 8 Pages: 813-820

    • DOI

      10.1007/s11745-012-3695-9

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 荷電ベシクル系における相分離形成と曲率変化のカップリング2013

    • Author(s)
      姫野泰輝,濱田勉,高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島)
    • Year and Date
      2013-03-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞モデル膜を用いたアミロイドβの膜局在・膜ダイナミクス解析2012

    • Author(s)
      森田雅宗, Mun’delanji Vestergaard,濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第64回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸)
    • Year and Date
      2012-10-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Size-dependent selective localization of nano-particles on heterogeneous membrane surfaces2012

    • Author(s)
      濱田勉、森田雅宗、宮川真紀代、高木昌宏
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知)
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-separated Membrane2012

    • Author(s)
      森田雅宗, 濱田勉, 天童裕衣子, Mun’delanji Vestergaard, 高木昌宏
    • Organizer
      International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference 2012
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城)
    • Year and Date
      2012-05-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-separated Membrane

    • Author(s)
      森田雅宗
    • Organizer
      International Association of Colloid and Interface Scientists 2012
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 膜内外リーフレットの安定性に及ぼすコレステロールの影響

    • Author(s)
      加藤翔
    • Organizer
      創立90周年記念第64回日本生物工学会大会(2012)
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] "アミロイドβが誘起する膜物性変化"

    • Author(s)
      森田雅宗
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学草津キャンパス(滋賀)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 北陸先端科学技術大学院大学・マテリアルサイエンス研究科・高木研究室

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 北陸先端科学技術大学院大学・マテリアルサイエンス研究科・高木研究室

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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