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

2011 Fiscal Year Research-status Report

相分離ベシクルの張力誘起構造転移と単分子膜結合挙動

Research Project

Project/Area Number 23740316
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

濱田 勉  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (40432140)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords張力 / 相分離 / 脂質膜
Research Abstract

生細胞膜では、細胞骨格等により膜張力が調節されており、張力は細胞機能を制御する主要な物理パラメータであると考えられている。また、近年、膜の組織化構造(膜ドメイン)が、シグナル伝達や小胞輸送などの重要な生体機能と密接に関係することが知られている。そこで、多成分脂質(コレステロール・飽和脂質・不飽和脂質)から成るベシクルを作製し、浸透圧により膜張力を変化させた際の膜ドメイン構造形成を解析した。顕微鏡観察実験の結果、張力が増加するにつれ、膜面が分離しドメインが生じることを発見した。また、高張力・低温度条件下では、ドメインが液体から固体へ相転移することを見出した。そして、張力をパラメータとする膜ドメイン安定性の相図を構築し、張力によるドメイン制御機構を明らかにした。本研究成果により、膜張力変化が、細胞膜の組織化構造を調節する重要な制御因子であることが分かった。 また、アルツハイマー病原因物質であるアミロイドβペプチドの膜作用を明らかにした。ペプチドの重合状態(オリゴマー、繊維)および膜ドメインの流動性(固体相、液体相)に依存して、ペプチドが作用する膜界面領域が変化することを見出した。オリゴマー構造のペプチドは、主に膜ドメイン以外の領域に分布した。これに対して、繊維構造のペプチドは、膜ドメインの物性に依存して、吸着挙動を変化させた。繊維は、液体ドメイン含有膜には吸着しないが、固体ドメイン含有膜のドメイン領域に局在する。この結果は、従来考えられてきた特異的な分子結合に加えて、より一般的な膜のソフトマター特性が、細胞膜の物質認識機能にとって重要な役割を果たしていることを示唆している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、膜張力が誘起するベシクル上の相分離挙動を明らかにし、研究成果をSoft Matter誌に掲載した。さらに、相分離膜に対するナノ物質相互作用の研究を展開し、相分離膜のソフトマター特性が物質との相互作用を決定することを見出した。この成果も、Soft Matter誌に掲載されており、当初の計画以上に研究が進展した。

Strategy for Future Research Activity

平成23年度、相分離膜のソフトマター特性がペプチドとの相互作用を決定することを見出した。この成果は、生命機能に対する相分離膜物性の重要性を示していると考えられる。膜ドメインは、特定の生体分子を選択的に局在させ、効率的な細胞シグナル伝達の場として重要な役割を担っている。すなわち、ナノ物質のドメイン領域への局在・非局在のメカニズム解明は、シグナル伝達機能に関わる細胞内膜動態の理解に向けた重要な問題である。そこで、他のナノ物質(ナノ粒子およびDNA分子)に対して、膜相互作用の研究を進展させる。コロイド(ナノ粒子)やポリマー(DNA)物性を考慮に入れた膜との相互作用解析を行い、細胞膜の物質認識プロセスの統一的理解につなげる。 また、相分離構造安定性に関する理解を深めるため、荷電脂質による静電効果や2分子膜非対称性効果の観察・解析実験を行う。平成23年度に得られた張力実験の成果と組み合わせ、生体系における膜ドメイン制御の物理機構をソフトマター物性の観点から明らかにする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成23年度は、未使用額670,725円が生じた。未使用額が生じた主な要因は、研究を効果的に進めるため、海外学会への参加を見合わせてラボワークに仕事を集中させたスケジュール変更のためである。この未使用額は、平成24年度の物品費として使用する計画である。24年度は、23年度に得られた成果を基に、ナノ物質と相分離膜の相互作用解析に関する新たな実験計画を設定しており、物品費の増加が見込まれる。物品費として、1,170,725円を計画しており、ベシクル作製に必要な「脂質」、相互作用させるナノ物質に対応する「核酸(DNA)、ナノ粒子」、および膜ドメインやナノ物質を可視化するための「蛍光標識試薬」を含む。加えて、顕微鏡用スライドガラス・カバーガラス・試験管・フラスコ・ビーカーなどの「ガラス実験器具」、シャーレ・チップ・エッペンドルフ管など「プラスチック類」、顕微鏡像のデジタル録画データの保存に使用する「電子記録媒体」、顕微鏡システムを最適化するための「顕微鏡光学部品」を含む。また、情報発信を円滑に行うため、研究成果学会発表(日本物理学会、日本生物物理学会)の旅費として、300,000円を使用する。その他として、学術論文発表のための英文校閲費に、200,000円を使用する。

  • Research Products

    (37 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (31 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Physicochemical profiling of surfactant-induced membrane dynamics in a cell-sized liposome2012

    • Author(s)
      T. Hamada, H. Hagihara, M. Morita, M. C. Vestergaard, Y. Tsujino, M. Takagi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett

      Volume: Vol.3 Pages: 430-435

    • DOI

      10.1021/jz2016044

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective localization of Alzheimer's amyloid beta in membrane lateral compartments2012

    • Author(s)
      M. Morita, T. Hamada, Y. Tendo, T. Hata, M. C. Vestergaard, M. Takagi
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: Vol.8 Pages: 2816-2819

    • DOI

      10.1039/C2SM07185A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lateral phase separation in tense membranes2011

    • Author(s)
      T. Hamada, Y. Kishimoto, T. Nagasaki, M. Takagi
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: Vol.7 Pages: 9061-9068

    • DOI

      10.1039/C1SM05948C

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Effect of Oxycholesterols on Thermo-sensitivity of Lipid Vesicles2011

    • Author(s)
      Mun'delanji C. Vestergaard, Tsuyoshi Yoda, Tsutomu Hamada, Yoko Akazawa-Ogawa, Yasukazu Yoshida, Masahiro Takagi
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta, Biomembr.

      Volume: 1808 Pages: 2245-2251

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 荷電脂質ベシクルの相分離形成と曲率変化2012

    • Author(s)
      姫野泰輝、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会 第92回春季大会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2012年3月27日
  • [Presentation] 酸化コレステロール含有膜およびコレステリック液晶の温度応答ダイナミクス2012

    • Author(s)
      依田 毅・Vestergaard, Mun'delanji C・濱田 勉・Thi Minh, LePhuc・高木 昌宏
    • Organizer
      日本化学会 第92回春季大会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2012年3月27日
  • [Presentation] 細胞サイズ小胞内におけるDNAの局在と挙動2012

    • Author(s)
      藤本理恵、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会 第92回春季大会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2012年3月27日
  • [Presentation] DNA内包ベシクルの秩序構造形成2012

    • Author(s)
      濵田勉、藤本理恵、高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会・第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2012年3月26日
  • [Presentation] 相分離膜面におけるアミロイドβの膜局在と膜挙動2012

    • Author(s)
      森田雅宗、Mun’delanji Vestergaard、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会・第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2012年3月26日
  • [Presentation] Photo-induced morphological transition of lipid vesicles2012

    • Author(s)
      Tsutomu Hamada
    • Organizer
      Phase Transition Dynamics in Soft Matter
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2012年2月20日
  • [Presentation] Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-Separated Membranes2012

    • Author(s)
      森田雅宗、濱田勉、天童裕衣子、Mun’delanji Vestergaard、高木昌宏
    • Organizer
      Phase Transition Dynamics in Soft Matter
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2012年2月20日
  • [Presentation] Charge-induced transition in membrane mesoscopic structures2012

    • Author(s)
      姫野泰輝、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      Phase Transition Dynamics in Soft Matter
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2012年2月20日
  • [Presentation] ヘテロな脂質膜界面におけるアミロイドβペプチドの選択的局在2012

    • Author(s)
      森田雅宗, 濱田勉, 天童裕衣子, Mun’delanji Vestergaard, 高木昌宏
    • Organizer
      神戸大学先端融合科学シンポジウムタンパク質アセンブリ;会合、超分子化、凝集
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012年1月31日
  • [Presentation] ヘテロな脂質膜界面におけるナノ粒子挙動2011

    • Author(s)
      濵田勉・宮川真紀代・レティミンフック・森田雅宗・高木昌宏
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2011年9月8日
  • [Presentation] T細胞活性化シグナルにおける脂質ラフトダイナミクス2011

    • Author(s)
      遠藤智史、山口健太朗、上田琴美、白京玉、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会 第63回年次大会
    • Place of Presentation
      東京農工大学(東京都)
    • Year and Date
      2011年9月28日
  • [Presentation] 細胞サイズ小胞内におけるDNAの局在と挙動2011

    • Author(s)
      藤本理恵、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会 第63回年次大会
    • Place of Presentation
      東京農工大学(東京都)
    • Year and Date
      2011年9月27日
  • [Presentation] 光応答性リポソームの構造制御と膜ゆらぎ解析2011

    • Author(s)
      辻村有香、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会・2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011年9月24日
  • [Presentation] 相分離膜面におけるナノコロイド挙動2011

    • Author(s)
      濵田勉・宮川真紀代・レティミンフック・森田雅宗・高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会・2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011年9月22日
  • [Presentation] 荷電脂質ベシクル系におけるドメインと曲率のカップリング2011

    • Author(s)
      姫野泰輝、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会・2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011年9月22日
  • [Presentation] コレステロール誘導体含有リポソームの熱応答ダイナミクス2011

    • Author(s)
      依田 毅・Munde’lanji Vestergaard・濱田 勉・赤澤(小川) 陽子・ 吉田 康一・高木 昌宏
    • Organizer
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場 「エポカルつくば」(茨城県)
    • Year and Date
      2011年9月12日
  • [Presentation] アミロイドβの膜局在・挙動とコレステロール2011

    • Author(s)
      畑 崇広・天童 裕衣子・森田 雅宗・Mun'delanji. C. Vestergaard・濱田 勉・高木 昌宏
    • Organizer
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場 「エポカルつくば」(茨城県)
    • Year and Date
      2011年9月12日
  • [Presentation] Amyloid beta interactions with biomimetic membrane systems2011

    • Author(s)
      Mun'delanji C. Vestergaard, Masamune Morita, Tsutomu Hamada, Tsuyoshi Yoda, Masahiro Takagi
    • Organizer
      International Union of Microbiological Societies
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • Year and Date
      2011年9月10日
  • [Presentation] ヘテロな脂質膜界面におけるナノコロイド挙動2011

    • Author(s)
      濵田勉、森田雅宗、宮川真紀代、 Le Thi Minh Phuc、高木昌宏
    • Organizer
      第1回ソフトマター研究会
    • Place of Presentation
      キャンパスプラザ京都(京都府)
    • Year and Date
      2011年8月4日
  • [Presentation] アミロイドβによるベシクル膜挙動2011

    • Author(s)
      森田雅宗、Mun’delanji Vestergaard、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      第1回ソフトマター研究会
    • Place of Presentation
      キャンパスプラザ京都(京都府)
    • Year and Date
      2011年8月3日
  • [Presentation] モデル細胞膜におけるアミロイドβペプチドの膜局在・膜挙動解析2011

    • Author(s)
      森田雅宗、Mun’delanji Vestergaard、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会・若手会夏のセミナー
    • Place of Presentation
      春日居びゅーほてる(山梨県)
    • Year and Date
      2011年7月16日
  • [Presentation] コレステロール誘導体含有生体モデル膜の熱応答ダイナミクス2011

    • Author(s)
      依田 毅・Munde’lanji Vestergaard・濱田 勉・赤澤(小川) 陽子 吉田 康一・高木 昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会・若手会夏のセミナー
    • Place of Presentation
      春日居びゅーほてる(山梨県)
    • Year and Date
      2011年7月16日
  • [Presentation] T細胞活性化シグナルにおける脂質ラフトダイナミクス2011

    • Author(s)
      遠藤智史、山口健太朗、上田琴美、白京玉、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会・若手会夏のセミナー
    • Place of Presentation
      春日居びゅーほてる(山梨県)
    • Year and Date
      2011年7月16日
  • [Presentation] 細胞モデル小胞内におけるDNAの局在と挙動2011

    • Author(s)
      藤本理恵、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会・若手会夏のセミナー
    • Place of Presentation
      春日居びゅーほてる(山梨県)
    • Year and Date
      2011年7月16日
  • [Presentation] モデル細胞膜の構築と膜局在・膜挙動解析2011

    • Author(s)
      濱田 勉
    • Organizer
      第10回バイオテクノロジー国際会議・バイオアカデミックフォーラム
    • Place of Presentation
      東京ビックサイト(東京都)
    • Year and Date
      2011年6月29日
  • [Presentation] Dynamic transformation of a cell-sized liposome containing ganglioside2011

    • Author(s)
      Shurti Dhingra, Masamune Morita, Tsuyoshi Yoda, Mun'delanji C. Vestergaard, Tsutomu Hamada, Masahiro Takagi
    • Organizer
      International Symposium on Micro-NanoMehatronics and Human Science 2011
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2011年11月8日
  • [Presentation] Thermo-responsiveness of auto-oxidized cholesterol-containing lipid membrane, observed in real time2011

    • Author(s)
      Mun'delanji C. Vestergaard, Tsuyoshi Yoda, Tsutomu Hamada, Yoko Akazawa (Ogawa), Yasukazu Yoshida Masahiro Takagi
    • Organizer
      International Symposium on Micro-NanoMehatronics and Human Science 2011
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2011年11月8日
  • [Presentation] 細胞モデル小胞内におけるDNAの局在と挙動2011

    • Author(s)
      藤本理恵、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会 近畿支部 平成23年度北陸地区講演会と研究発表会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
    • Year and Date
      2011年11月18日
  • [Presentation] 光応答性リポソームの構造制御と膜ゆらぎ解析2011

    • Author(s)
      辻村有香、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会 近畿支部 平成23年度北陸地区講演会と研究発表会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
    • Year and Date
      2011年11月18日
  • [Presentation] 荷電脂質膜における相分離形成と曲率変化2011

    • Author(s)
      姫野泰輝、濵田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会 近畿支部 平成23年度北陸地区講演会と研究発表会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
    • Year and Date
      2011年11月18日
  • [Presentation] T細胞活性化シグナルにおける脂質ラフトダイナミクス2011

    • Author(s)
      遠藤智史、山口健太朗、上田琴美、白京玉、濱田勉、高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会 近畿支部 平成23年度北陸地区講演会と研究発表会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
    • Year and Date
      2011年11月18日
  • [Book] ナノ融合による先進バイオデバイス、第2章 ナノバイオテクノロジー/第2節 巨大リポソームの界面活性剤誘起ダイナミクス2011

    • Author(s)
      高木昌宏,濱田勉,萩原秀幸,辻野義雄
    • Total Pages
      58-70
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/hamada/publications.html

URL: 

Published: 2013-07-10  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi