2022 Fiscal Year Annual Research Report
単一イオンチャネル分子／バイオ二次元物質ハイブリッド膜の機能解析と応用
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19H00846
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
平野 愛弓 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (80339241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
但木 大介 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (30794226)
馬 騰 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (10734543)
山本 英明 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10552036)
小宮 麻希 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (00826274)
戸澤 譲 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (90363267)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 単一イオンチャネル / バイオ二次元物質 / 脂質二分子膜 / 微細加工技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜タンパク質の1種であるイオンチャネルタンパク質を単一分子レベルで機能評価するための新規膜反応場として，脂質二分子膜内に，膜に平行な電圧を印加可能な膜系を構築し，膜平行電圧系として提案してきた．従来，イオンチャネルの機能評価は，膜貫通方向の電圧印加による開孔確率の制御に基づいてきたが、チャネルの不活化により測定が困難となる場合も多かった．一方，我々は，不活化したナトリウムチャネルが，膜平行電圧によって再活性化されるという新現象を見出し，昨年度にFaraday Discussion誌にて報告していたが，その作用メカニズムは不明であった．2022年度は，前年度に立ち上げた脂質二分子膜の蛍光イメージング系を用いて，膜物性に対する膜平行電圧の作用の定量的評価を進め，そのメカニズムの概要を明らかにした（投稿準備中）．また，膜平行電圧によって誘起されたチャネル電流を単一チャネル分子レベルで解析するための新手法の開発も行った．単一チャネル電流は，矩形波状の0－1信号にノイズが重畳された電流波形として観測されるが，低S/N比やベースライン変動等の影響を受けやすいという課題があった．我々は，観測された電流波形に適応した解析アルゴリズムを開発し，新規な自動解析手法として提案した（投稿中）．一方，イオンチャネルは神経信号伝達におけるキープレイヤーであるため，本研究では，神経細胞膜中のイオンチャネルに対する新しい刺激電極 (Journal of Nanotechnology, 2022)や信号記録法 (Frontiers in Neuroscience, 2023)についても検討した．さらに，培養神経細胞から成るリザバーシステムを構築し，その信号処理の特徴について分類タスクを用いて評価した（PNAS, 2023）．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Filtration-processed biomass nanofiber electrodes for flexible bioelectronics2022
Author(s)
Daiki Ando, Tetsuhiko F. Teshima, Francisco Zurita, Hu Peng, Kota Ogura, Kenji Kondo, Lennart Weiss, Ayumi Hirano-Iwata, Markus Becherer, Joe Alexander, and Bernhard Wolfrum
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Journal Title
Journal of Nanobiotechnology
Volume: 20
Pages: 491-1-13
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] 膜平行電圧制御を導入した人工細胞膜系の構築2022
Author(s)
小宮麻希, 佐藤まどか, 鹿又健作, 陰山弘典, 馬騰, 但木大介, 山本英明, 戸澤譲, 廣瀬文彦, 庭野道夫, 平野愛弓
Organizer
第3回生体膜デザインコンファレンス
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