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化学反応場としての生体膜の特性:高速時間分解分光法による解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J11163
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関学習院大学

研究代表者

野嶋 優妃  学習院大学, 理学部, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード脂質二重膜 / 熱拡散定数 / trans-スチルベン / ピコ秒時間分解ラマン分光法 / リポソーム / 高速時間分解分光法 / 粘度 / エネルギー移動
研究実績の概要

生体膜中では、光合成やATP合成などの数多くの生化学反応が進行する。化学反応の速度は粘度や極性などの周囲の化学的性質の影響を受ける。そのため生体膜中で進行する正化学反応をよりよく理解するためには、生体膜の主な構成要素である脂質二重膜内部の化学的環境を知る必要がある。本研究では生化学反応の進行に大きな影響を与える、脂質二重膜のエネルギー移動特性をピコ秒時間分解ラマン分光法を用いて評価した。
生体膜のモデルである、リポソーム脂質二重膜内部にtrans-スチルベンを封入した。最低励起一重項(S1)状態のtrans-スチルベン(S1-tSB)の時間分解ラマンスペクトルを測定することで、励起光によって加熱されたS1-tSBの脂質二重膜内部における冷却過程を観測した。S1-tSBの冷却速度定数と、溶媒の熱拡散定数の間には、アルカンやアルコールなどの溶媒中において相関があることが報告されている。その相関と測定によって得られた膜中におけるS1-tSBの冷却速度定数を用いて、脂質二重膜の熱拡散定数を見積もった。脂質二重膜の熱拡散定数を見積もった結果、液晶相の膜の方がゲル相の膜よりも熱拡散定数が大きく見積もられた。
脂質二重膜内部の熱拡散についてより詳しく考えるために、一次元の熱拡散方程式を用いて、S1-tSBの冷却速度定数を見積もった。その見積もりの結果、冷却速度定数の値は脂質二重膜の膜厚が大きいほど小さくなることがわかった。
生体膜のように、水中にある脂質二重膜の熱拡散定数は非常に重要で基本的な物理量である。しかし従来の方法では水中にある脂質二重膜の熱拡散定数を測定することはできなかった。ピコ秒時間分解ラマン分光法と、S1-tSBを用いることで、水中にある脂質二重膜の熱拡散定数を初めて実験的に求めることができた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Viscosity Heterogeneity inside Lipid Bilayers of Single-Component Phosphatidylcholine Liposomes Observed with Picosecond Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Koichi Iwata
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 号: 29 ページ: 8631-8641

    • DOI

      10.1021/jp503921e

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Energy transfer characteristics of lipid bilayers of phosphatidylcholine liposomes evaluated with picosecond time-resolved Raman spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Tomohisa Takaya, Koichi Iwata
    • 学会等名
      2nd Symposium on Weak Molecular Interactions
    • 発表場所
      Gakushuin University, Tokyo
    • 年月日
      2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学反応場としてのリポソーム脂質二重膜:高速時間分解分光法による評価2014

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃,高屋智久,岩田耕一
    • 学会等名
      第1回「動的秩序と機能」若手研究会
    • 発表場所
      宮城県刈田郡蔵王町 ラフォーレ蔵王
    • 年月日
      2014-09-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速時間分解分光法を用いた生化学反応の場としての生体膜の評価:リポソーム脂質二重膜中のエネルギー移動特性2014

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃,高屋智久,岩田耕一
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ピコ秒時間分解ラマン分光法を用いたリポソーム脂質二重膜のエネルギー移動特性の評価2014

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃,高屋智久,岩田耕一
    • 学会等名
      「柔らかな分子系」第5回ワークショップ
    • 発表場所
      広島県広島市アステールプラザ大会議室
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chamical environment inside liposome lipid bilayers examined with picosecond time-resolved and tip-enhanced Raman spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Tomohisa Takaya, Koichi Iwata, Prabha Singh, Lucas Langelueddecke, Volker Deckert
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Raman spectroscopy
    • 発表場所
      Friedlich-Schiller University, Jena, Germany
    • 年月日
      2014-08-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Energy transfer in liquid-crystal-phase and gel-phase lipid bilayers formed by six phosphatidylcholines: A picosecond time-resolved Raman study2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Koichi Iwata
    • 学会等名
      The 10th Korea-Japan Symposium on Frontier Photochemistry
    • 発表場所
      Ehwa Woman’s University, Seoul, South Korea
    • 年月日
      2014-06-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Energy transfer characteristics of liposome lipid bilayers formed by six phosphatidylcholine examined with picosecond time-resolved Raman spectroseopy : difference between liquid crystal phase and gel phase2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Tomohisa Takaya, Koichi Iwata
    • 学会等名
      12th Trombay Symposium on Radiation and Photochemistry
    • 発表場所
      Bahba Atomic Research Center, Mummbai, India
    • 年月日
      2014-01-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DPPC脂質二重膜中に封入されたtrans-スチルベンのチップ増強ラマンスペクトル―膜中におけるtrans-スチルベンの位置および配向2013

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃, Prabha Singh, Lucas Langelueddecke, Volker Deekert, 岩田耕一
    • 学会等名
      平成25年度日本分光学会年次講演会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2013-11-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] リポソーム脂質二重膜中のエネルギー移動特性のゲル相と液晶相による違い : 六種類のリン脂質についてのピコ秒時間分解ラマン分光法による評価2013

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃, 高屋智久, 岩田耕一
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府)
    • 年月日
      2013-09-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Energy transfer Characteristics of gel-phase and liqulid-Crystal-phse lipid bilayers examined with picosecond time-resolved Raman spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Tomihisa Takaya, Koichi Iwata
    • 学会等名
      Seventh International Conference On Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2013-08-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ピレンを発色団としたけい光リン脂質におけるけい光異方性のピコ秒時間分解測定-DMPCリポソーム脂質二重膜中の粘度の回転緩和時間からの見積もり2013

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃, 加納大輔, 中村浩之, 岩田耕一
    • 学会等名
      日本化学会第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2013-03-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ピコ秒時間分解けい光分光法を用いた化学反応場としてのリボソーム脂質二重膜の評価2012

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃, 岩田耕一
    • 学会等名
      第2回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      九州大学 西新プラザ(福岡県)
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ピコ秒時間分解ラマン分光法を用いた単一組成リボソーム脂質二重膜中のエネルギー移動の観測2012

    • 著者名/発表者名
      野嶋優妃, 高屋智久, 岩田耕一
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Energy transfer inside DLPC lipid bilayer of liposome examined with picosecond time-resolved Raman spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nojima, Tomohisa Takaya, Koichi Iwata
    • 学会等名
      XXIII International Conference on Raman spectroscopy
    • 発表場所
      Indian Institute of Science, Bangalore, インド
    • 年月日
      2012-08-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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