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2012 Fiscal Year Annual Research Report

_生体膜干渉_とその応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number 11J04355
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

菅 恵嗣  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

Keywords生体膜干渉 / 分子認識 / 自己組織系 / ナノドメイン / RNA / リポソーム
Research Abstract

本研究では,モデル生体膜であるリボソーム膜を「場」とする分子の振舞いに着目し,脂質膜上における生体高分子十本鎖RAA,ポリペプチド,他)の認識機構ならびに高次構造・機能制御について取り組んだ.特に,リボソーム膜は一本鎖RNA分子と選択的に相互作用する事を明らかにし,モデル生体膜が直接的にRNA機能を制御する"生体膜干渉"という概念を見出した(cf.RNA干渉).
まず,生体高分子を認識するための「場」のデザインとして,種々のリン脂質およびコレステロールより構成されるリボソーム膜を調製し,その物理化学的な膜特性解析を行った.各種分光解析(蛍光分光,赤外分光,ラマン分光)により,脂質膜の相状態およびミクロ相分離挙動について検討を行い,粒径100nmのリボソーム膜上に10-30Åのナノドメインが形成されることを明らかにした.以上の結果は投稿論文2報に掲載済みである(Langmuir,29(15),4830-4838(2013);Solv.Extr.Res.Dev.Jpn.,20,1-13(2013).また,これら知見について各学会にて発表を行い,専門家らとの意見交換を行った(国内学会計3件).
次に,表層デザインリポソーム膜を利用して生体高分子の認識機構について検討を行った結果,ナノドメイン性リボソーム膜は複数の相互作用(静電相互作用,疎水性相互作用,水素結合,表層環境の変化(脱水和),表面構造の合致)により一本鎖RNA分子を高選択的に膜表層へ誘導する事を明らかにした.さらにバルク環境とは異なる膜表層環境において,anA分子の高次構造が制御され,RNA機能(mRNA翻訳,Hammerhead Ribozyme自己切断)が制御可能である事を明らかにした.1RNA分子の表面特性および高次構造の解析手法を確立(円二色性分光,ラマン分光)し,脂質膜が生体高分子認識のための「場」として活用できる事を明らかにした.以上の結果は投稿論文に掲載済みである(Int'l.J.Bio1.Sci.,8(8),1188-1196(2012);Langmuir,29(6),1899-1907(2013);膜,37(6),264-269(2012).また,これら知見について各学会にて発表を行い,専門家らとの意見交換を行った(国内学会計5件).

  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Heterogeneous Cationic Liposomes Modified vith 3β-{IN-[(N', N' -Dimethylamino)-ethyl]carbamoyl]}cholesterol Can Induce Partial Conformational Changes in Messenger RNA and Regulate Translation in an Escherichia coli Cell-Free Translation Systen2013

    • Author(s)
      Keishi Suga (共著)
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 29 Pages: 1899-1907

    • DOI

      DOI:10.1021/la3050576

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Use Liposome as a Designable Platform for Molecular Recognition from "Statistical Separation" to "Recognitive Separation"2013

    • Author(s)
      Hiroshi Umakoshi (共著)
    • Journal Title

      Solvent Extruction Research and Development Japan

      Volume: 20 Pages: 1-13

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of Nanosized Ordered Domains in DOPC/DPPC and DOPC/Ch Binary Lipid Mixture Systems of Large Unilamellar Vesicles Dsing a TEMPO Quenching Method2013

    • Author(s)
      Keishi Suga (共著)
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 29 Pages: 4830-4838

    • DOI

      DOI:10.1021/la304768f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrophobic Properties of tRNA with Varied Confomations Evaluated by an Aqueous Two-Phase System2012

    • Author(s)
      Keishi Suga (共著)
    • Journal Title

      International Journal of Biological Sciences

      Volume: 8 Pages: 1188-1196

    • DOI

      doi:10.7150/ijbs.5059

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Membranomeを基盤とするBio-Inspired膜へのアプローチ2012

    • Author(s)
      馬越大(共著)
    • Journal Title

      膜

      Volume: 37 Pages: 264-269

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] リポソーム膜界面におけるナノドメインの評価ならびに単鎖RNAの分子認識~Membranome(その1)~2013

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      日本化学会第93会春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス(滋賀県)
    • Year and Date
      20130322-20130325
  • [Presentation] 三成分系リポソーム膜のナノドメイン性の評価ならびにRNA分子との相互作用の制御2013

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      化学工学会第78年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      20130317-20130319
  • [Presentation] 不均一LUVリポソームにおけるナノドメイン形成の観察~脂質膜界面における核酸認識とRNA機能制御~2012

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      膜シンポジウム2012
    • Place of Presentation
      神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      20121106-20121107
  • [Presentation] 脂質膜界面のデザインによる生体分子認識機構の解明2012

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      化学工学会第44回秋季大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      20120919-20120921
  • [Presentation] mRNAの構造変化およびin vitro翻訳活性におよぼす不均一性正電荷リポソーム膜の役割2012

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      第14回日本RNA学会年会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      20120718-20120720
  • [Presentation] 水性二相分配法によるDNA・RNAの表面特性の解析2012

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      分離技術会年会2012
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      20120601-20120602
  • [Presentation] 正電荷リポソームとmRNAの相互作用メカニズムの解析および遺伝子発現抑制2012

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      日本膜学会第34年会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      20120508-20120509
  • [Presentation] 新規なRNA創薬のためのリポソーム膜表層デザイン2012

    • Author(s)
      菅恵嗣
    • Organizer
      第2回化学工学会関西支部技術シーズフォーラム
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      2012-10-31

URL: 

Published: 2014-07-16  

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