2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25247070
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
今井 正幸 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60251485)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 由香 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40630801)
浦上 直人 山口大学, 理工学研究科, 准教授 (50314795)
鈴木 健太郎 神奈川大学, 理学部, 外部資金雇用研究者 (60512324)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プロトセル / ベシクル / 化学刺激 / 膜分子合成 / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本基盤研究では、分子集合体（ベシクル）がプロトセルと呼ばれる最小限の生命機能を有するシステムへと発展する機構の解明を、１）ベシクルの機能発現を化学的に制御する機構、２）ベシクルの自己生産過程のシミュレーション、３）膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産系の開発、を中心に研究を進めた。
１）リン脂質ベシクルにpH刺激を与えると、リン脂質膜が加水分解をおこし、それによりベシクル表面に界面張力の勾配が生じてベシクルが駆動することを実験的に明らかにした。これは、化学刺激によって誘起される化学反応（化学エネルギー）が運動エネルギーに変換されて駆動を引き起こす現象の例として注目される。さらに、この研究の中から金属イオンがリン脂質分子に結合してその分子断面積を変調させることにより変形を引き起こすことを見出し、その３次元解析と膜弾性理論を利用して定量的に評価することに成功した。
２）シリンダー型と逆コーン型の2種類の脂質モデルで作成したベシクルの分裂過程を再現することに成功した。ベシクルを構成する2分子膜の外側と内側の脂質分子数差ΔNを大きくすると、ベシクルの形状は、ピーナッツ、分裂、stalkでつながったダンベル型となる。このことから、分裂を観察するためには、適切なΔNの領域が存在することを明らかにした。
３）昨年度までに合成にした、親水基にホスホコリン基を有し、末端にさまざまな化学反応に利用可能なホルミル基を持つ長鎖アルキル基を疎水基として持つ、ベシクル形成可能な化学反応性リン脂質に対し、この前駆体となる親水性分子の合成を行った。種々の合成条件を検討した結果、両親水基末端に加水分解により脱離可能な親水基が導入された双頭極性型両親媒性分子を、高純度で得ることに成功した。これにより、膜分子としてリン脂質誘導体を用いた新しいベシクル自己生産系の構築が可能となった
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(43 results)
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[Presentation] 多細胞モデルの形態形成2015
Author(s)
河野拓馬・海老原隆太・佐久間由香・今井正幸・Primoz Ziherl
Organizer
第５回ソフトマター研究会, 東北大学, 2015年12月17～19日
Place of Presentation
東北大学, 宮城県仙台市
Year and Date
2015-12-17 – 2015-12-19
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[Presentation] 化学刺激によるリン脂質ベシクルの駆動2015
Author(s)
兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 大矢豊大, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova
Organizer
日本物理学会2015年秋大会
Place of Presentation
関西大学, 大阪府吹田市
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] A key for self-reproduction of vesicles2015
Author(s)
T. Jimbo, Y. Sakuma, P. Ziherl, N. Urakami, and M. Imai
Organizer
International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015, (2015. 8. 20-23)
Place of Presentation
Kyoto university, Kyoto, Kyoto, Japan
Year and Date
2015-08-20 – 2015-08-23
Int'l Joint Research
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[Presentation] Sustainability of Recursive Vesicle-based Protocell2015
Author(s)
Tadashi Sugawara, Kensuke Kurihara, Muneyuki Matsuo, Taro Toyota, and Kentaro Suzuki
Organizer
International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
Place of Presentation
Kyoto university, Kyoto, Kyoto, Japan
Year and Date
2015-08-20 – 2015-08-23
Int'l Joint Research
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[Presentation] Construction of Photo-sensitive GV in GV2015
Author(s)
Kentaro Suzuki, Kotaro Machida, Kazuo Yamaguchi, and Tadashi Sugawara
Organizer
International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
Place of Presentation
Kyoto university, Kyoto, Kyoto, Japan
Year and Date
2015-08-20 – 2015-08-23
Int'l Joint Research
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