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両親媒性ポリマーを利用した細胞膜曲率センサーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J10189
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 生物物理学
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

塚本 真未  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード両親媒性ポリマー / ATRP / 膜曲率 / Lipid packing defect / 細胞サイズベシクル / defect / GUV / ポリマー / ATRP重合
研究実績の概要

本研究では、両親媒性構造を有するポリマーを用いて膜曲率センサー分子の開発を行った。様々な細胞機能を発現する上で、膜曲率は重要な役割を果たしている。本研究では、特に多くの膜たんぱく質やペプチドが局在すると指摘されている高い膜曲率構造を標的とした。高い膜曲率構造にはlipid packing defects(defects)と呼ばれる膜の疎水性部が水中に暴露した領域が形成されており、たんぱく質やペプチドの疎水性ドメインとの相互作用点となる。したがって、本研究では高い膜曲率構造に存在するdefectとの疎水性相互作用に注目し、ポリマーの親疎水性バランスをチューニングすることで特定の膜曲率を認識するポリマー分子の開発を目指した。
前年度には、両親媒性構造を有するポリマーの合成・ライブラリ化を行った。膜曲率の認識に求められるポリマーの設計指針を明らかにするために、ポリメタクリル酸を基礎骨格に持ち、カチオン性側鎖と疎水性側鎖の親疎水性バランスを制御することでdefectとの疎水性相互作用の制御を目指した。またATRP重合にてポリマーの末端に蛍光色素を導入し、膜への標識機能を付与した。
本年度は得られたポリマーライブラリを対象に、ポリマーと膜との相互作用を細胞サイズのモデル細胞膜を用いて蛍光顕微鏡にて評価した。膜曲率の認識に求められるポリマーの構造因子について検討したところ、(i)疎水性側鎖のアルキル鎖長およびカチオン性基の側鎖長と(ii)共重合組成比が膜曲率の認識において重要なことが示唆された。本研究から、ペプチドのように決まったモノマー配列を持たないランダムコポリマーであっても、分子全体の特性を制御することで天然のタンパク質やペプチドが持つ膜曲率認識機能を模倣できることが示された。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] ミシガン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Lipid-Membrane-Incorporated Hydrophobic Photochromic Molecules Prepared by the Exchange Method Using Cyclodextrins2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, S. Hino, K. Ashizawa, K. Sugikawa, J. Kikuchi, M. Tsukamoto, K. Yasuhara
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 13 号: 22 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1039/c5ob00240k

    • NAID

      120006469197

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Porphyrin-uptake in liposomes and living cells using an exchange method with cyclodextrin2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, S. Hino, T. Mae, Y. Tsuchiya, K. Sugikawa, M. Tsukamoto, K. Yasuhara, H. Shigeto, H. Funabashi, A. Kuroda, M. Akiyama
    • 雑誌名

      RSV Adv.

      巻: 5 号: 127 ページ: 105279-105287

    • DOI

      10.1039/c5ra24985f

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mimicry of membrane curvature sensing proteins by polymethacrylate random copolymers2015

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukamoto, J. Kikuchi, K. Kuroda, K. Yasuhara
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolilu, HI, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞膜の曲率を認識する両親媒性ポリマー2015

    • 著者名/発表者名
      塚本真未,黒田賢一,安原主馬,菊池純一
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学 川内キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ジャイアントベシクルを用いた抗菌性ポリマーと細菌のモデル細胞膜との相互作用の検討2015

    • 著者名/発表者名
      塚本真未,黒田賢一,安原主馬,菊池純一
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学検討会
    • 発表場所
      鹿児島大学 郡元キャンパス(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シクロデキストリンを用いる交換反応による疎水性分子含有リポソームの調製2015

    • 著者名/発表者名
      池田篤志, 日野彰大, 杉川幸太, 塚本真未,安原主馬
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性高分子を用いた細胞膜曲率センサーの開発2015

    • 著者名/発表者名
      塚本 真未・黒田 賢一・菊池 純一・安原 主馬
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学 理工学部船橋キャンパス/薬学部(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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