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2008 Fiscal Year Annual Research Report

リポソーム融合の光マニピュレーション

Research Project

Project/Area Number 20034021
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

濱田 勉  Japan Advanced Institute of Science and Technology, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (40432140)

Keywordsリポソーム / 生体膜 / 光操作
Research Abstract

細胞サイズ人工脂質2分子膜小胞(リボソーム)の新たな光制御技術の開発を行った。光学場は、非接触・非破壊で操作・構造上大きな自由度を持つ操作を可能とする。膜構造変化を誘起させるためには膜を一時的に不安定化する必要があるが、光による膜不安定化因子として光感受性脂質の異性化反応に着目した。生体内では、脂質膜に埋め込まれた高分子の光異性化反応による構造変化が情報伝達等の生理学的機能に密接に関係している。このような生体膜のモデル実験として、リン脂質に光感受性分子を混合した2成分リボソームを構築し、膜構造の光応答を位相差顕微鏡でリアルタイム観察した。UV光照射によるTrans体からCis体への分子の異性化反応により、リボソーム内部の小胞が外側へ輸送される様子が観察された。また、可視光によりCis体からTrans体へ分子形状を戻すことで、外側に送られた小胞が再び内部へ取り込まれた。他にも、楕円体および円柱型リボソームの出芽転移、膜揺らぎの増大などを見出した。すなわち、ナノメートルスケールでの分子形状変化がマイクロメートルスケールにおける膜構造変化を誘起している。また、マイクロマニピューレション技術を用いて、光異性化により膜面積が増減することを確認した。さらに、浸透圧によるリボソーム形態変化プロセスと比較することで、光誘起形態転移のメカニズムを余剰膜面積増減効果により統一的に説明できることを示した。

  • Research Products

    (25 results)

All 2009 2008

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (19 results)

  • [Journal Article] Reversible Control of Exo- and Endo-Budding Transitions in a Photosen sitive Lipid Membrane2009

    • Author(s)
      Ken-ichi Ishii, Tsutomu Hamada, Masaomi Hatakeyama, Ryoko Sugimoto, Takeshi Nagasaki, Masahiro Takagi
    • Journal Title

      Chem Bio Chem 10

      Pages: 251-256

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Artificial-cellular computing2008

    • Author(s)
      Shin-ichiro M. Nomura, Tsutomu Hamada
    • Journal Title

      International Journal of Unconventional Computing 5

      Pages: 87-102

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The conjugation of diphtheria toxin T domain to poly(ethylenimine)based vectors for enhanced endosomal escape during gene transfection2008

    • Author(s)
      Shinji Kakimoto, Tsutomu Hamada, Yuuki Komatsu, Masahiro Takagi, Toshizumi Tanabe, Hideki Azuma, Seiji Shinkai, and Takeshi Nagasaki
    • Journal Title

      Biomaterials 30

      Pages: 402-408

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of asymmetric cell-sized lipid vesicles from lipid-coated water-in-oil micro-droplets2008

    • Author(s)
      Tsutomu Hamada, Yoko Miura, Yuuki Komatsu, Yuko Kishimoto, Mun'delanji Vestergaard, Masahiro Takagi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B 112

      Pages: 14678-14681

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of Alzheimer's amyloid beta aggregation by capturing molecular trails of individual assemblies2008

    • Author(s)
      Mun'delanji Vestergaard, Tsutomu Hamada, Masato Saito, Yoshifumi Yajima, Motonori Kudou, Eiichi Tamiya, Masahiro Takagi
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun 377

      Pages: 725-728

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Phospholipids on conformational structure of bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI) and its thermolabile mutants2008

    • Author(s)
      IZUMIKAWA, Naoshige ; NISHIKORI, Shingo ; VESTERGAARD, Mun'delanji ; HAMADA, Tsutomu ; HAGIHARA, Yoshihisa ; YUMOTO, Noboriu ; SHIRAKI, Kentaro ; TAKAGI, Masahiro
    • Journal Title

      Biopolymers 89

      Pages: 873-880

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 酸化ストレスによる細胞サイズリポソームの動的構造変化2009

    • Author(s)
      依田毅, Mumdelamji Vestergaard, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会第89回春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] アミロイドβペプチドとの相互作用による細胞モデル膜の動的形態変化2009

    • Author(s)
      森田雅宗, Vestergaard Mundelanji, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会第89回春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 液滴法による非対称巨大リボソームの構築2009

    • Author(s)
      岸本裕子, 小松佑規, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会第89回春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2009-03-28
  • [Presentation] 光による脂質膜形態の可逆的コントロール2009

    • Author(s)
      石井健一, 濱田勉, 畠山剛臣, 杉本涼子, 長崎健, 高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会第89回春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2009-03-28
  • [Presentation] アミロイドβによって誘起される膜ダイナミクス2009

    • Author(s)
      森田雅宗, Vestergaard Mundelanji, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      特定領域研究「バイオ操作」第7回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京エレクトロンホール宮城
    • Year and Date
      2009-03-06
  • [Presentation] ラフト含有リボソームのエンドサイトーシスと2分子膜非対称性効果2009

    • Author(s)
      濱田勉, 三浦陽子, 小松佑規, 高木昌宏
    • Organizer
      特定領域研究「バイオ操作」第7回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京エレクトロンホール宮城
    • Year and Date
      2009-03-06
  • [Presentation] Shape transition of cell-sized liposomes : Osmotic stress and oxidatine stress2008

    • Author(s)
      依田毅, 濱田勉, Mundelanji Vestergaard, 高木昌宏
    • Organizer
      Evolution of Complex systems
    • Place of Presentation
      沖縄OISTシーサイドハウス
    • Year and Date
      2008-12-13
  • [Presentation] Budding dynamics in multi-component giant liposomes2008

    • Author(s)
      T. Hamada, K. Ishii M. Takagi
    • Organizer
      Julich Soft Matter Days 2008
    • Place of Presentation
      ドイツボンGustav-Stresemann Iustitut
    • Year and Date
      2008-11-12
  • [Presentation] Shape transition of cell-sized liposomes : Osmotic stress and oxidatine stress2008

    • Author(s)
      依田毅, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      JAIST Nano Technology 2008
    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学ハイテク交流センター
    • Year and Date
      2008-10-24
  • [Presentation] アミロイドβタンパク質の凝集と生体模倣モデル膜中の脂質との相互作用2008

    • Author(s)
      森田雅宗, Vestergaard Mundelanji, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけ台キャンパス
    • Year and Date
      2008-09-18
  • [Presentation] ラフト含有巨大リポソームによるタンパク質非依存型エンドサイトーシス2008

    • Author(s)
      濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけ台キャンパス
    • Year and Date
      2008-09-18
  • [Presentation] Domain-Mediated Endocytic Budding in a Raft-Exhibiting Giant Liposome2008

    • Author(s)
      Tsutomu Hamada Masahiro Takagi
    • Organizer
      3^<rd> International Workshop on Approaches to Sing-Cell Analysis
    • Place of Presentation
      ETH Center Main Building(HG) Zurich Switzerland
    • Year and Date
      2008-09-11
  • [Presentation] 人工細胞膜の非線形現象2008

    • Author(s)
      濱田勉
    • Organizer
      HMC研究会「現象と数理解析」
    • Place of Presentation
      金沢大学サテライトプラザ
    • Year and Date
      2008-08-28
  • [Presentation] 非対称2分子膜リポソームの構築2008

    • Author(s)
      小松佑規, 三浦陽子, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第60回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学土樋キャンパス
    • Year and Date
      2008-08-28
  • [Presentation] リン脂質の構造に依存した膜小胞形態変化のダイナミクス2008

    • Author(s)
      石井健一, 川口耕平, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第60回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学土樋キャンパス
    • Year and Date
      2008-08-28
  • [Presentation] 脂質ラフトドメインの動的構造と安定性2008

    • Author(s)
      山口健太朗, 鈴木えり子, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第60回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学土樋キャンパス
    • Year and Date
      2008-08-28
  • [Presentation] Endo-and exocytic vesiculation of lipid membranes upon photoirradiation2008

    • Author(s)
      K. Ishii T. Hamada M. Hatakeyama T. Nagasaki M. Takagi
    • Organizer
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter
    • Place of Presentation
      京都大学芝蘭会館
    • Year and Date
      2008-06-03
  • [Presentation] 光感受性リポソームの動的形態変化2008

    • Author(s)
      石井健一, 濱田勉, 晶山剛臣, 長崎健, 高木昌宏
    • Organizer
      日本膜学会第30年会
    • Place of Presentation
      東京理科大学森戸記念館
    • Year and Date
      2008-05-16
  • [Presentation] Experimental study of an artificial biomembrane : morphological transition and oscillatory motion2008

    • Author(s)
      T. Hamada
    • Organizer
      Workshon on NonlinearDynamics and Applications
    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学
    • Year and Date
      2008-04-30

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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