2015 Fiscal Year Research-status Report
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25800233
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐久間 由香 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40630801)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ベシクル / 化学刺激 / 膜変形 / 分子形状 / 国際情報交換 / フランス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ソフトマター物理を生命系へと展開するために、化学的な刺激に対するソフトマターメソ構造体の応答を理解することを目的としている。本研究代表者はフランスのチームとの共同研究により、モデル生体膜にpH勾配を与えると膜表面でのpHの伝搬に強く結合して膜変形挙動が大きく変化することを見いだしている。これは、化学刺激により膜分子の幾何学的形状が変化するために膜変形が誘起されることを示している。
平成２５年度にはpHと膜の変形量の関係を定量的に測定し、そこからpH変化による脂質分子の断面積の変化を膜弾性エネルギーモデルにより評価することで化学刺激を脂質分子の形状変化へと置き換えることを試みた。様々な化学種と脂質イオン性との組み合わせで実験を行なう中で、特定の組み合わせにおいては化学刺激により膜表面に孔が開くことがわかった。この化学刺激による孔形成において、化学修飾により膜分子の断面積と幾何学的形状が変化していることが孔形成に密接に関係していることが予想される。
平成２６年度は、前年度の研究成果を受け、さらに発展させるために不均一モデル生体膜に化学刺激を与えた場合の膜変形や孔形成について研究を進めるため、準備としてアニオン／中性脂質，カチオン／中性脂質，アニオン／カチオン性脂質の三種類の組み合わせにおいて、化学刺激を与えるに十分な大きさや強度の二成分モデル生体膜を作製した。
平成２７年度は、平成２６年度の結果を受けて、さらに種々の化学種による刺激を与えて膜変形や孔形成について研究を進めた。その結果、アニオン／中性脂質から成る二成分ベシクルに陽イオンを作用させることでベシクル膜面上に孔が開くことが明らかとなった。また、この二成分ベシクルに孔を開けるためには、二種類の脂質が相分離をしている必要があることも実験より明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２６年度に遂行予定であった研究計画は、平成２６年６月～平成２７年３月の間産前産後及び育児休業のため一時中断していた。平成２７年４月より研究を再開し、平成２６年度に遂行予定であった研究計画をほぼ遂行することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まず化学刺激による脂質分子の断面積変化を膜弾性エネルギーモデルにより評価することで、化学刺激を脂質分子の形状変化へと置き換える。この結果を踏まえて、孔形成が観察される場合の脂質分子の形状変化の条件を明らかにする。さらに、生体膜に特徴的な不均一構造（脂質ラフト）に対する化学場の特異性を、相分離した不均一モデル生体膜に化学刺激を与え、その応答の選択性から評価する。
また、本研究代表者が見いだした化学刺激による球殻状モデル生体膜の自己駆動の機構を、化学種勾配とモデル生体膜の異動速度の関係から明らかにするとともに、相分離を利用した非対称モデル生体膜の自己駆動の制御にも挑戦する。
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| Causes of Carryover |
平成２６年６月から平成２７年６月まで産前・産後休暇および育児休暇を取得した。そのため、当初予定していた研究期間である平成２５年度～平成２７年度に研究中断期間が一年間できてしまい、研究期間を平成２８年度まで延長することとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初の予定で平成２７年度の使用予定に従い、実験のために必要な試薬やガラス器具等の物品費として465,000円，学会等で研究成果を発表・議論するための出張旅費として414,000円を使用予定である。
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[Presentation] A Key for self-reproduction of vesicles2015
Author(s)
Takehiro Jimbo, Yuka Sakuma, Primoz Ziherl and Masayuki Imai
Organizer
International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
Place of Presentation
Shiran-kaikan (Kyoto, Japan)
Year and Date
2015-08-20 – 2015-08-23
Int'l Joint Research
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