• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2021 Fiscal Year Annual Research Report

生命システムを支える非平衡自己組織化プログラムの機構と機能

Research Project

Project/Area Number 19H02668
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

並河 英紀  山形大学, 理学部, 教授 (30372262)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords非平衡 / 反応拡散
Outline of Annual Research Achievements

本年度は次の二つの研究を行った。
1.神経変性疾患タンパク質の非平衡自己組織化:アミロイドーシスではペプチドの毒性コンホマー化が脳脊髄液の流動により誘起されており、生命システムの構築・破綻と系の非平衡性(流動)との密接な関係が示唆されている。一方、申請者らのこれまでの研究を含め、生命システムを模倣した人工細胞膜を用いた研究の多くが静置されたシャーレなどの平衡空間で行われており、生命システムの本質の一つである「場の流動性」に由来する非平衡性が無視されている。そこで本研究では、アミロイドーシスの原因と考えられるAβペプチドの細胞膜への析出に関し、脳脊髄液の流動性を考慮した連続流通型マイクロ流路を用いた実験を行った。その結果、流動のある条件下においてAβの凝集化が速度論的に促進されることが確認された。ただし、すべての膜条件において促進されるわけではなく、特に核形成が遅い系において凝集体サイズが増加する傾向があることが確認された。
2.反応拡散構造に対する非平衡性の寄与:申請者らのこれまでの研究により、均一なゲル媒体において反応種Aと反応種Bの沈殿形成反応を特定の時空間分布にて発現させると、AとBの生成物Cが一定の規則性因子(α)で周期的析出する現象が発現することが明らかとなり、生体内の脱髄疾患などの類似構造との対比へ向けたモデル構築が進められた。このようなモデル実験系において、場の非平衡性が反応拡散構造の選択律に対して与える影響を調査した。具体的には、系に印加する物質濃度勾配を連続的に変調させた際に形成する反応拡散構造の転移を実験的に確認し、得られた結果をエントロピー生成速度解析と比較した。その結果、濃度勾配に依存して形成される反応拡散構造が転移する現象を観測することに成功した。更に、その転移現象が円とろぴうー生成速度最大原理に従う可能性があることを計算より示すことにも成功した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (24 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Budapest Univ of Tech and Economics(ハンガリー)

    • Country Name
      HUNGARY
    • Counterpart Institution
      Budapest Univ of Tech and Economics
  • [Journal Article] Self-Propelled Motion of an Oil Droplet Containing a Phospholipid and its Stability in Collectivity2022

    • Author(s)
      Itatani Masaki、Nabika Hideki
    • Journal Title

      Frontiers in Physics

      Volume: 10 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fphy.2022.849111

  • [Journal Article] Phase separation mechanism for a unified understanding of dissipative pattern formation in a Liesegang system2022

    • Author(s)
      Itatani Masaki、Fang Qing、Lagzi Istv?n、Nabika Hideki
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 24 Pages: 2088~2094

    • DOI

      10.1039/d1cp05184a

  • [Journal Article] Reaction?Diffusion Assisted Synthesis of Gold Nanoparticles: Route from the Spherical Nano-Sized Particles to Micrometer-Sized Plates2021

    • Author(s)
      Farkas Szabolcs、Holl? G?bor、Schuszter G?bor、De?k ?gota、Janov?k L?szl?、Hornok Vikt?ria、Itatani Masaki、Nabika Hideki、Horv?th Dezs?、T?th ?gota、Lagzi Istv?n
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 125 Pages: 26116~26124

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c08404

  • [Journal Article] Modification of the Matalon?Packter Law for Self-Organized Periodic Precipitation Patterns by Incorporating Time-Dependent Diffusion Flux2021

    • Author(s)
      Itatani Masaki、Fang Qing、Nabika Hideki
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 125 Pages: 6921~6929

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.1c02175

  • [Journal Article] Promoted Aggregation of Aβ on Lipid Bilayers in an Open Flowing System2021

    • Author(s)
      Iida Akane、Abe Mitsuhiro、Nochi Miona、Soga Chiaki、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 12 Pages: 4453~4460

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c00524

  • [Journal Article] Bifurcation of chemically driven self-propelled droplets on a surfactant-adsorbed surface based on spreading coefficients2021

    • Author(s)
      Ban Takahiko、Matsumoto Kohei、Nanzai Ben、Mori Yasushige、Nabika Hideki
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      Volume: 620 Pages: 126563~126563

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2021.126563

  • [Journal Article] Effect of Amino Acid Addition on the Crystallization of Asparagine2021

    • Author(s)
      Morimoto Hiroyuki、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 21 Pages: 2205~2211

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c01653

  • [Presentation] Single Molecule Observation of Amyloid β Aggregation on Lipid Membrane under Non-equilibrium Opened System.2021

    • Author(s)
      Iida, A. and H. Nabika
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nucleation designs self-organization and self-assembly.2021

    • Author(s)
      Nabika, H.
    • Organizer
      Second workshop on self-organization and active motion 2021,
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 開放系空間における脂質膜上のアミロイドβ凝集挙動の単分子観察2021

    • Author(s)
      飯田茜 and 並河英紀
    • Organizer
      第59回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 非平衡流動場がAβ-脂質膜相互作用におよぼす影響の顕微鏡観察2021

    • Author(s)
      安部光洋, et al
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] Effect of continuous addition of Aβ on aggregation behavior in open condition2021

    • Author(s)
      佐藤文哉, et al
    • Organizer
      令和3年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] 非平衡撹拌下のリポソーム分散液中のAβ凝集挙動の解明2021

    • Author(s)
      佐藤文哉, et al
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] 細胞集団運動のモデル化に向けたリン脂質含有自己駆動液滴系の構築.2021

    • Author(s)
      板谷昌輝 and 並河英紀
    • Organizer
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
  • [Presentation] pH誘起金ナノ粒子凝集と相分離により駆動されるパターン形成機構の解明2021

    • Author(s)
      板谷昌輝, et al.
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] pH誘起金ナノ粒子凝集による新奇な自己組織化周期沈殿パターン形成.2021

    • Author(s)
      板谷昌輝, et al
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
  • [Presentation] 脂質膜界面でのアミロイドβの初期凝集に対する非平衡空間の効果2021

    • Author(s)
      飯田茜 and 並河英紀
    • Organizer
      2021年日本表面真空学会
  • [Presentation] 非平衡開放系における脂質膜界面でのアミロイドβ凝集の分子機構解明2021

    • Author(s)
      飯田茜 and 並河英紀
    • Organizer
      2021年日本表面真空学会,
  • [Presentation] 非平衡開放系における脂質膜上のAβ吸着挙動の単分子観察2021

    • Author(s)
      飯田茜 and 並河英紀
    • Organizer
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
  • [Presentation] 蛋白質凝集:閉鎖系と開放系、非生命系と生命系.2021

    • Author(s)
      並河英紀
    • Organizer
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
    • Invited
  • [Presentation] 非平衡過程・非平衡定常状態の分子自己組織化2021

    • Author(s)
      並河英紀
    • Organizer
      第2回非平衡相律研究会,
  • [Presentation] 流束が支配する自己組織化構造の形成2021

    • Author(s)
      並河英紀
    • Organizer
      第2回非平衡相律研究会
  • [Remarks] 研究室HP

    • URL

      https://www.nabika-lab.org/

URL: 

Published: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi