2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12131206
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Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宝谷 紘一 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石島 秋彦 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80301216)
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| Keywords | リポソーム / 人工細胞 / 暗視野光学顕微鏡 / レーザートウイザー / ナノメーター計測 / ナノマシンシステム / 細胞骨格 / 一分子操作 |
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| Research Abstract |
細胞は多種類のコンパートメント(生体膜小胞)から成るミクロのコンビナートである。この構築機構を探るために、人工膜小胞(リポソーム)の内部に細胞骨格ネットワークを再構築させて、膜系に基づくナノマシンシステム(人工細胞)を創製することは、バイオ工学にとって魅力的かつ緊急の課題である。その際に不可欠な、ミクロな膜小胞の形態制御とトポロジー変換の技術を確立することを目的として研究を進めている。そのために、細胞骨格や生体膜を、溶液中で同時に直視できる実験系を高輝度暗視野光顕を利用することも試みている。
細胞モデルを用いた膜突起形成過程の力学的測定
生細胞はその機能を遂行するために、多くの状況で膜突起を形成させる。細胞は細胞骨格を伸張することによって膜突起を形成させているが、その力学的メカニズムを探求するためにリポソームを用いたモデル系を開発した。まず、リポソームにラテックスビーズ(直径=1μm)を取り込ませる方法を確立し、ビーズを2個取り込んだリポソームを選び、新しく構築したダブルビームのレーザーツイーザーシステムを用いて片方のビーズに機械的張力を加え、その形態応答を可視化・制御した。
張力によってリポソームはまずレモン型に変型し、さらに力を大きくすると管状の突起が形成されることが判った。その結果・膜管形成開始期に最大力が要り、伸長期に減少することが判った。そして力の減少率は理論予測値よりも大きかった。
構築した測定システムでは張力増加を手動ダイヤルを用いて行っているので、力の時間的変化データーが取得出来ない。この系を用いて、理論の定性的な立証は出来たが、液晶膜転移現象の詳しい分子メカニズムにせまるためには、張力増加速度を定量的に制御する必要があり、装置の改良が求められる。
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[Publications] H.Hotani: "Giant lipsomes : From memberane dynamics to cell morphogesesis"Current Opinion in Colloid and Interface Science. 4. 358-368 (2000)
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[Publications] H.Kitazawa: "Ser787 in Proline-Rich of Human MAP4 is a Critical Phosphorylation Site that Reduces its Activity to Promote Tubulin Polymerization"Cell Structure and Function. 25. 33-39 (2000)
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[Publications] F.Nomura: "Capabilities of liposomes for topologic toransformation"Proc. Natl. Sci. USA. 98(5). 2340-2345 (2001)
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[Publications] K.Ichihara: "Visualization of the Stop of Microtubule Depolymerization at the Cluster of Microtubule-Associated Protein 2(MAP2)"J. Mol. Biol.. 312. 107-118 (2001)
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[Publications] F.Nomura: "Morphological and Topological Transformation of Membrane Vesicles"J. Biol. phys.. (in press). (2002)
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[Publications] K.Takiguchi: "Liposomes Possess Drastic Capabilities for Topological Transfomation"Eur. J. of Chemphys. Chem.. (in press). (2002)
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[Publications] F.Nomura, et al.: "Studies in Surface Science and Catalysis"Elsevier Science B.V., Amsterdam, The Nether lnads. 495-500 (2001)
