ナノディスクテクノロジーを凌駕する新規含フッ素リン脂質平面膜の創製

• 研究課題/領域番号: 15K05558
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 園山 正史 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40242242)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: リン脂質 / フッ素化 / 膜タンパク質 / パーフルオロアルキル基 / 脂質二分子膜 / タンパク質ー脂質相互作用 / 相分離 / 平面脂質膜 / 膜タンパク質－脂質相互作用 / 膜タンパク質ー脂質相互作用

研究成果の概要

現代の生命科学における最も重要な研究対象の1つである膜タンパク質の構造や機能を解析するための基盤技術の1つとして，リン脂質の疎水鎖末端にフッ素原子を導入した新規部分フッ素化リン脂質の開発を行った。リン脂質二分子膜の構造や性質がフッ素原子導入量に大きく依存して顕著に変化すること，部分フッ素化リン脂質膜中においてもモデル膜タンパク質が天然状態に類似した構造や働きを有することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Study of Perfluoroalkyl Chain-Specific Band Shift in Infrared Spectra on the Chain Length (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimoaka Takafumi、Sonoyama Masashi、Amii Hideki、Takagi Toshiyuki、Kanamori Toshiyuki、Hasegawa Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 121 号: 44 ページ: 8425-8431
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.7b08940
  • NAID: 120006364087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous stacking of purple membranes during immobilization with physical cross-linked poly(vinyl alcohol) hydrogel with retaining native-like functionality of bacteriorhodopsin (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Yasunori、Tanaka Hikaru、Yano Shunsuke、Takahashi Hiroshi、Kikukawa Takashi、Sonoyama Masashi、Takenaka Koshi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 121 号: 20 ページ: 204701-204701
  • DOI: 10.1063/1.4984070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral Diffusion and Molecular Interaction in a Bilayer Membrane Consisting of Partially Fluorinated Phospholipids (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Okamoto, T. Motegi, K. Morita, T. Takagi, H. Amii, T. Kanamori, M. Sonoyama, R. Tero
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 41 ページ: 10712-10718
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b02874
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface Properties of a Single Perfluoroalkyl Group on Water Surfaces Studied by Surface Potential Measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Shimoaka, Yuki Tanaka, Nobutaka Shioya, Kohei Morita, Masashi Sonoyama, Hideki Amii, Toshiyuki Takagi, Takeshi Hasegawa
  • 雑誌名: J. Colloid Interface Sci. 巻: 483 ページ: 353-359
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2016.08.055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of diacylphospholipids as boundary lipids for bacteriorhodopsin from structural and functional aspects (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawatake, S., Umekawa, Y., Matsuoka, S., Murata, M., Sonoyama, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1858 号: 9 ページ: 2106-2115
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2016.06.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] 膜タンパク質研究への展開をめざした部分フッ素化リン脂質膜の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園山正史
  • 雑誌名: オレオサイエンス 巻: 16 ページ: 137-143
  • NAID: 130007588007
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Membrane Propteries of Partially Fluorinated Amphiphilic Molecules with Different Perfluoroalkyl Chain Lengths (2018)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sonoyama
  • 学会等名: Gunma International Symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermotropic Phase Transition Behavior of Partially Fluorinated DipalmitoylphosphatidilcholinesThermotropic Phase Transition Behavior of Partially Fluorinated Dipalmitoylphosphatidilcholines (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamami Yanagi Hiroshi Takahashi Toshinori Motegi Toshiyuki Takagi Hideki Amii Takeshi Hasegawa Toshiyuki Kanamori Masashi Sonoyama
  • 学会等名: Gunma International Symposium 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 部分フッ素化dipalmitoylphosphatidylcholineの相転移挙動と二分子膜構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瑶美 高橋浩 茂木俊憲 高木俊之 網井秀樹 長谷川健 金森敏幸 園山正史
  • 学会等名: 第7回日本生物物理学会関東支部会
• [学会発表] 部分フッ素化リン脂質のfluorophilic effectを利用したin vitro膜タンパク質研究の展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 園山正史
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2017-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] 新規部分フッ素化ジパルミトイルホスファチジルコリンの熱物性におけるパーフルオロアルキル鎖長依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳瑶美，茂木俊憲，高木俊之，高橋浩，網井秀樹，長谷川健，金森敏幸，園山正史
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] パーフルオロアルキル基を疎水鎖末端に導入した部分フッ素化リン脂質ライブラリーの開発とin vitro膜タンパク質研究への展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 園山正史
  • 学会等名: フルオラス科学研究会第10回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 部分フッ素化リン脂質を用いたin vitro膜タンパク質研究の展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 園山正史 吉野賢 橋本麻美 柳瑶美 茂木俊憲 菊川峰志 高木俊之 高橋浩 網井秀樹 金森敏幸
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
• [学会発表] パーフルオロアルキル鎖長に依存した部分フッ素化リン脂質二分子膜の相転移挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳瑶美 堀越未希 茂木俊憲 高木俊之 高橋浩 網井秀樹 長谷川健 金森敏幸 園山正史
  • 学会等名: 第44回生体分子科学討論会
• [学会発表] 部分フッ素化ジパルミトイルホスファチジルコリンのパーフルオロアルキル鎖長に依存した脂質二分子膜の構造と相転移挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳瑶美 茂木俊憲 高橋浩 高木俊之 網井秀樹 長谷川健 金森敏幸 園山正史
  • 学会等名: 第40回フッ素化学討論会
• [学会発表] 蛍光プローブの回転運動に基づいた部分フッ素化リン脂質二重膜の局所的流動性の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田丸翠允 茂木俊憲 園山正史
  • 学会等名: 第68 回コロイドおよび界面化学討論会
• [学会発表] Mixing behaviors in the binary membrane of DMPC and its partially fluorinated analogues with different perfluoroalkyl chain lengths (2016)
  • 著者名/発表者名: Miki Horikoshi, Kohei Morita, Toshinori Motegi, Hiroshi Takahashi, Hideki Amii, Toshiyuki Takagi, Toshiyuki Kanamori, Masashi Sonoyama,
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of the Biophyscial Society of Japan(BSj2016)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center(Epochal Tsukuba)
  • 年月日: 2016-11-26
• [学会発表] Structural stability of bacteriorhodopsin in partially fluorinated analogs of DMPC with different perfluoroalkyl chain lengths (2016)
  • 著者名/発表者名: Mami Hashimoto, Yuka Murai, Masaru Yoshino, Toshinori Motegi, Takashi Kikukawa, Toshiyuki Takagi, Hiroshi Takahashi, Hideki Amii, Toshiyuki Kanamori, Masashi Sonoyama
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of the Biophyscial Society of Japan(BSj2016)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center(Epochal Tsukuba)
  • 年月日: 2016-11-26
• [学会発表] Investigation of fluorescence emission from dye-lipid in partially fluorinated lipid bilayer (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Motegi, Ryugo Tero, Toshiyuki Takagi, Hiroshi Takahashi, Hideki Amii, Toshiyuki Kanamori, Masashi Sonoyama
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of the Biophyscial Society of Japan(BSj2016)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center(Epochal Tsukuba)
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Preferential Localization of Bacteriorhodopsin in Binary Lipid Bilayer Composed of Dimyristoylphosphatidylcholine and Its Partially Fluorinated Analog (2016)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sonoyama
  • 学会等名: 13th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016)
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2016-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新規部分フッ素化リン脂質ライブラリーの構築： 膜タンパク質バクテリオロドプシン研究への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉野賢，橋本麻美，村井裕佳，森田康平，柳瑶美，茂木俊憲，菊川峰志，高木俊之，高橋浩，網井秀樹，長谷川健，金森敏幸，園山正史
  • 学会等名: 第39回フッ素化学討論会
  • 発表場所: 佐賀アバンセ
  • 年月日: 2016-09-30
• [学会発表] 膜タンパク質研究に資する新規部分フッ素化リン脂質ライブラリーの構築： 二本鎖脂質の熱物性におけるパーフルオロアルキル鎖長依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柳瑶美，茂木俊憲，高木俊之，高橋浩，網井秀樹，長谷川健，金森敏幸，園山正史
  • 学会等名: 第39回フッ素化学討論会
  • 発表場所: 佐賀アバンセ
  • 年月日: 2016-09-30
• [学会発表] パーフルオロアルキル基を含むリン脂質を用いたin vitro膜タンパク質研究の展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園山正史
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2016-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] アシル鎖末端をパーフルオロアルキル基で置換 した部分フッ素化ジパルミトイルホスファチジ ルコリンの合成と膜物性の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柳瑶美; 高木俊之; 高橋浩; 網井秀樹; 金森敏幸; 園山正史
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Development of Partially Fluorinated Phospholipids: Physicochemical Characterization of Lipid Bilayer and Reconstituted Membrane Protein Bacteriorhodopsin (2015)
  • 著者名/発表者名: Sonoyama, M.; Yoshino, M.; Morita, K.; Kanayama, K.; Murai, Y.; Hashimoto, M.; Horikoshi, M.; Takahashi, H.; Amii, H.; Takagi, T.; Kanamori, T.; Kikukawa, T.
  • 学会等名: The 5th International Conference on Element Innovation
  • 発表場所: Kiryu City Performing Arts Center
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Structural and Functional Properties of Membrane Protein Bacteriorhodopsin in Partially Fluorinated Phospholipid Bilayer (2015)
  • 著者名/発表者名: Sonoyama, M.
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 疎水鎖末端をパーフルオロアルキル基に置換したDMPC脂質二分子膜中の膜タンパク質の構造・機能・安定性 1. パーフルオロアルキル基によるバクテリオロドプシンの安定化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本麻美; 村井裕佳; 森田康平; 高橋浩; 網井秀樹; 菊川峰志; 高木俊之; 金森敏幸; 園山正史
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 疎水鎖末端をパーフルオロアルキル基に置換した DMPC 脂質二分子膜中の 膜タンパク質の構造・機能・安定性 2.DMPC を含む二成分系混合膜におけるバクテリオロドプシンの分配挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀越未希; 吉野賢; 金山賢治; 森田康平; 高橋浩; 網井秀樹; 菊川峰志; 高木俊之; 金森敏幸; 園山正史
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] Development of Novel Partially Fluorinated Phospholipid Membrane for Biophysical Studies of Membrane Proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Sonoyama, M.
  • 学会等名: 53回日本生物物理学会年会,
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2015-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 部分フッ素化リン脂質ライブラリーの開発～膜タンパク質の構造・機能解析への応用を目指して～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 園山正史
  • 学会等名: 第39回 蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • 発表場所: 別府豊泉荘
  • 年月日: 2015-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] 膜タンパク質研究のための部分フッ素化リン脂質ライブラリーの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 園山正史; 吉野賢; 村井裕佳; 森田康平; 菊川峰志; 高木俊之; 高橋浩; 網井秀樹; 金森敏幸
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島あわぎんホール
  • 年月日: 2015-06-26