2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23686031
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
越山 顕一朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (80467513)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2014-03-31
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| Keywords | 分子動力学 / 超音波 / 脂質二重層 / 非平衡 |
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| Research Abstract |
本研究は，超音波による圧力変動および微小な流れと細胞膜との干渉の非平衡・非定常分子シミュレーション，チャンネルタンパク質・イオンを含む細胞膜分子モデルを開発し組み合わせることで，超音波下の分子レベルの膜構造変化，イオンの膜透過を調べ，さらにin vitroの超音波ニューロモジュレーション(NM)実験を行ってそれらを検証することで，理論と実験の両面から超音波NMの分子的機構を解明することを目的とした研究である．本年度は，ニューロンの細胞膜において豊富に存在し特徴的な役割を果たすコレステロールを含んだ脂質膜分子モデルを構築し，超音波下で生じると予想される膜の張力変化下での膜構造変化を分子シミュレーションによって調べた．これより，コレステロール濃度に依存して張力変化によって脂質分子とコレステロールがドメイン化することがわかり，このため前年度予想したイオンの膜透過性変化に関わる穴形成がコレステロール濃度によっては抑制される場合がある可能性を示した．また，初年度に開発した，超音波照射下の膜構造の周期的な変化を表現するコードを利用し，張力感受性チャネルタンパク質であるMscLを脂質膜に埋め込んだ分子モデルに対して周期的に張力を与える分子シミュレーションを行い，一定の振幅で高周波の張力変化ではチャネルの開放のような構造変化は生じず，一方で脂質膜部分に孔構造が形成されることがわかった．これにより超音波NMに必要な超音波下での細胞膜膜透過性変化にはチャネルタンパク質が開放されるよりも脂質膜に穴が形成されることが重要であることが示唆された．また，in vitro超音波NM実験に向けて昨年度開発したWell on water surface型の実験系の再現性を検証し，実験に使用する細胞ディッシュ内の培地高さのマイクロメートルの制御が重要なことを指摘した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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