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アミロイドβの膜局在・膜挙動による毒性メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 11J10735
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

森田 雅宗  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, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsアミロイドβペプチド / 細胞サイズリポソーム / 相分離構造 / ドメインダイナミクス / 膜局在 / 膜ダイナミクス / 固体秩序相
Research Abstract

研究の目的は、アルツハイマー病原因ペプチドのアミロイドβ(Aβ)の膜局在・膜挙動を解析し、Aβの毒性機構を探ることである。前年度に膜面上におけるAβの局在観察を行った、今年度はAβの膜ダイナミクス観察として、膜物性変化測定を報告する。
細胞膜に見られるドメイン構造(ラフト)を細胞サイズリポソーム膜上に再現し、重合度の異なるAβが膜吸着した際における膜の物性変化と膜ダイナミクスを解析した。脂質には、不飽和脂質DOPC,飽和脂質DPPC,コレステロール(Chol)の3種類を用いた。混合比率をDOPC/DPPC/Chol=40/40/20の割合で調整し、DOPCからなる無秩序液体相(Ld相)、DPPC,Cholからなる秩序液体相(Lo相)と2相からなるLo/Ld相分離ベシクルを作成した。Aβは膜局在(M.Morita,et al.Soft Matter 2012)の結果を基に、モノマーおよびオリゴマーを使用した。膜局在の結果では、モノマーおよびオリゴマーはLd相へ局在することが明らかになっている。そこで、初めに、ドメイン(Lo相)のブラウン運動を追跡、ドメインの拡散係数を導出することで、モノマーおよびオリゴマーがLd相の粘性にどの程度の影響を与えたか解析した。膜の粘性は通常0.1[Ns/m^2]であるが、モノマーでは0.2~0.4[Ns/m^2]、オリゴマーでは04~1.6[Ns/m^2]まで増加させることを明らかにした。さらに、膜ダイナミクスにおいて、オリゴマーは、膜面全体の揺らぎとドメインの曲率に依存しない出芽現象という浸透圧などの刺激とは異なるAβ特有の膜ダイナミクスを誘起した。これは、AβがLd相の粘性を増加し、ドメイン界面に働く線長力を低下させることで引き起こされた現象であることを考察した。本結果は、膜物性の観点から、Aβが膜に及ぼす毒性の効果を明らかにした成果である。
本成果は、現在、国際誌への投稿論文準備中である。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (11 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Membrane fusion and vesicular transformation induced by Alzheimer's amyloid beta2013

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

      Biochim. Biophys. Acta Biomembr.

      Volume: 1828 Issue: 4 Pages: 1341-1321

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2013.01.015

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Size-Dependent Partitioning of Nano/Microparticles Mediated by Membrane Lateral Heterogeneity2012

    • Author(s)
      T. Hamada, M. Morita, M. Miyakawa, R. Sugimoto, A. Hatanaka, M. C. Vestergaard, M. Takagi.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 34 Pages: 13990-13996

    • DOI

      10.1021/ja301264v

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ion Permeation by a Folded Multiblock Amphiphilic Oligomer Achieved by Hierarchical Construction of Self-Assembled Nanopores.2012

    • Author(s)
      T. Muraoka, T. Shima, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, K. V. Tabata, H. Noji, K. Kinbara.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 48 Pages: 19788-19794

    • DOI

      10.1021/ja308342g

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • 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: 8 Issue: 10 Pages: 2816-2819

    • DOI

      10.1039/c2sm07185a

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [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

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 430-435

    • DOI

      10.1021/jz2016044

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mimicking multipass transmembrane proteins : synthesis, assembly and folding of alternating amphiphilic multiblock molecules in liposomal membranes2011

    • Author(s)
      T.Muraoka, T.Shima, T.Hamada, M.Morita, M.Takagi, K.Kinbara
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 47 Issue: 1 Pages: 194-196

    • DOI

      10.1039/c0cc02420a

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミロイドβが誘起する膜物性変化2013

    • Author(s)
      森田雅宗, Mun'delanji Vestergaard, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス(滋賀)
    • Year and Date
      2013-03-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞モデル膜を用いたアミロイドβの膜局在・膜ダイナミクス解析2012

    • Author(s)
      森田雅宗, Mun'delanji Vestergaard, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      第64回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫)
    • Year and Date
      2012-10-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] アミロイドβが誘起する相分離膜ダイナミクス2012

    • Author(s)
      森田雅宗, Mun'delanji Vestergaard, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川)
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞サイズリポソームにおけるアミロイドβペプチドの膜局在・膜挙動解析2012

    • Author(s)
      森田雅宗, Mun'delanji Vestergaard, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      日本生物工学会中部支部例会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知)
    • Year and Date
      2012-08-02
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-separated Membrane2012

    • Author(s)
      森田雅宗, 濱田勉, 天童裕衣子, Mun'delanji Vestergaard, 高木昌宏
    • Organizer
      International Association of Colloid and Interface Scientists 2012
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城)
    • Year and Date
      2012-05-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [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・春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫)
    • Year and Date
      2012-03-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [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 : Bridging Microscale and Mesoscale
    • Place of Presentation
      京都大学(京都)
    • Year and Date
      2012-02-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [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)
    • Year and Date
      2012-01-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective localization of Alzheimer's amyloid beta and peptide-induced membrane dynamics2012

    • Author(s)
      森田雅宗, Mun'delanji Vestergaard, 濱田勉, 高木昌宏
    • Organizer
      The First International Symposium on Biofunctional chemistry
    • Place of Presentation
      東工大蔵前会館(東京)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [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)
    • Year and Date
      2011-08-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [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
      春日居びゅーホテル(山梨)
    • Year and Date
      2011-07-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/~s1040016/index.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/index

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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