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人工細胞システムによる細胞情報クロストークの実現と細胞動態解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K07293
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 機能生物化学
研究機関三重大学

研究代表者

湊元 幹太  三重大学, 工学研究科, 准教授 (80362359)

研究分担者 瀧口 金吾  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (20262842)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード人工細胞 / 細胞情報 / プロテオリポソーム / 膜タンパク質 / 細胞骨格 / 脂質二分子膜 / GUV / マイクロコンパートメント / 人工膜 / リポソーム
研究成果の概要

細胞情報や細胞骨格に関連する膜タンパク質受容体などを、細胞膜を模倣して作製した人工細胞膜へ再構成する手法を開発し、さらに、例えば、細胞動態のモデリングに繋げるための解析実験法提案することを、めざして行った。顕微鏡で直接観察が可能である界面通過法(張り合わせ法)で作製した巨大ベシクルGUVへGPCR等組換え膜タンパク質をバキュロウイルス出芽粒子(budded virions, BVs)の膜融合で取り込ませた。細胞様ミクロコンパートメントを狙い、新規にGUV大量調製法を考案し、また細胞骨格タンパク質を効率的に封入するためのミクロな水性分離技術も研究した。以上により人工細胞システムの改良を図った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

複雑な細胞機能を、現代のオープンバイオリソースを活用しながらモデル化された実験系の上に実現することは、細胞生命現象の別角度からの理解に役立つとともに、そこで得た知見が工学的なイノベーションの種となるとも、期待される。細胞内では多種多様なプロセスが併存して機能しているが、研究に人工細胞モデルを用いる意義は、シンプルな経路として取り出すことのほか、プロセスの並行を可能とする本質に、眼前で実現することで実験科学的に迫ることである。今回、人工細胞膜へ組換え膜受容体を構成できること、多量高密度の人工細胞ベシクルを広い条件で作れること、細胞骨格タンパク質を高濃度で区画に封じ込めること、をそれぞれ実証した。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 13件、 招待講演 5件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Membrane fusion and infection abilities of baculovirus virions are preserved during freezing and thawing in the presence of trehalose2019

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Kohei、Tomita Masahiro、Tsumoto Kanta
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 84 号: 4 ページ: 686-694

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1704396

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aqueous/Aqueous Micro Phase Separation: Construction of an Artificial Model of Cellular Assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Sakuta Hiroki、Fujimoto Tadashi、Yamana Yusuke、Hoda Yusuke、Tsumoto Kanta、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 7 ページ: 44-44

    • DOI

      10.3389/fchem.2019.00044

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Specific Spatial Localization of Actin and DNA in a?Water/Water Microdroplet: Self-Emergence of a Cell-Like Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Naoki、Sakuta Hiroki、Hayashi Masahito、Tanaka Shunsuke、Takiguchi Kingo、Tsumoto Kanta、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 19 号: 13 ページ: 1370-1374

    • DOI

      10.1002/cbic.201800066

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Repetitive stretching of giant liposomes utilizing the nematic alignment of confined actin2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Shunsuke、Takiguchi Kingo、Hayashi Masahito
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 1 号: 1 ページ: 18-18

    • DOI

      10.1038/s42005-018-0019-2

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A reverse-phase method revisited: Rapid high-yield preparation of giant unilamellar vesicles (GUVs) using emulsification followed by centrifugation2018

    • 著者名/発表者名
      Tsumoto Kanta、Hayashi Yuki、Tabata Jin、Tomita Masahiro
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 546 ページ: 74-82

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2018.02.060

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane fusion between baculovirus budded virus-enveloped particles and giant liposomes generated using a droplet-transfer method for the incorporation of recombinant membrane proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Nishigami Misako、Mori Takaaki、Tomita Masahiro、Takiguchi Kingo、Tsumoto Kanta
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 155 ページ: 248-256

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2017.04.027

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Aqueous Two Phase System (ATPS) Deserves Plausible Real-World Modeling for the Structure and Function of Living Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Tsumoto Kanta、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      MRS Advances

      巻: 2 号: 45 ページ: 2407-2413

    • DOI

      10.1557/adv.2017.358

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 組換えバキュロウイルス膜融合によるプロテオGUV形成の効率化2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤諒,中西航平,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第83回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 組換えバキュロウイルス膜融合によるプロテオGUV形成の効率化と膜機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤諒, 中西航平, 冨田昌弘, 湊元幹太
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Baculovirus particles for displaying/delivering recombinant membrane proteins onto artificial lipid bilayers2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tsumoto, S. Nishio, H. Seto, K. Nakanishi, M. Tomita
    • 学会等名
      13th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Giant vesicles rapidly prepared and purified using a reverse-phase/centrifugation method2018

    • 著者名/発表者名
      Kanta Tsumoto, Kohei Nakano, Yuki Hayashi, Masahiro Tomita
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面通過法により作製したGUVによるカルシウムイオン膜透過性評価2018

    • 著者名/発表者名
      宇野勇気,西上美佐子,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Cell-Sized Lipid Vesicles as Microcompartments for Mimicking Cells: Rapid Prepartion and Installation of Recombinant Proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Kanta Tsumoto, Kohei Nakanishi, Yuki Hayashi, Masahiro Tomita
    • 学会等名
      The 6th Japan-China Symposimu on Nanomedicine
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 逆相遠心法による細胞サイズベシクル調製と膜ミクロドメイン形成2018

    • 著者名/発表者名
      仲野耕平,林佑紀,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第82回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Monitoring of Calcium Ion Permeation Using Single GUVs Prepared with the Droplet Transfer Method2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Uno, M. Nishigami, M. Tomita, K. Tsumoto
    • 学会等名
      12th International Symposium on Nanomedicine
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バキュロウイルス懸濁液におけるトレハロースの凍結保護効果:膜融合・感染能・形態の比較から2018

    • 著者名/発表者名
      中西 航平, 冨田 昌弘, 湊元 幹太
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Prepartion of ProteoSS-BLMs Using the Membrane Fusion between Recombinant Baculovirus and SS-BLMs2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakanishi, M. Tomita and K. Tsumoto
    • 学会等名
      12th International Symposium on Nanomedicine
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞骨格封入リポソームの屈伸運動2018

    • 著者名/発表者名
      林真人、田中駿介、西山雅祥、瀧口金吾
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会(併催分子ロボット倫理シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ATPS Deserves Plausible Real-World Modeling for the Structure and Function of Living Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      2017 MRS (Materials Research Society) Spring Meeting & Exhibit, Symposium SM5 : Aqueous Cytomimetic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 組換えバキュロウイルスを用いた膜タンパク質包埋型球状支持二重膜(SS-BLM)の調製2017

    • 著者名/発表者名
      中西航平,西上美佐子,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第81回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 逆相遠心法による巨大リン脂質ベシクルの効率作製:安定性、物質保持、膜ドメインと生理条件での生成について2017

    • 著者名/発表者名
      林佑紀,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第81回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of membrane fusion between membrane protein-expressing baculovirus virions and GUVs prepared with a droplet transfer method2017

    • 著者名/発表者名
      西上 美佐子, 冨田 昌弘, 瀧口 金吾, 湊元 幹太
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of ProteoSS-BLM (Spherically Supported Bilayer Membrane) Using Recombinant Baculovirus2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakanishi, Masahiro Tomita, Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      IS2EMU 2017 The 7th International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU Research Area D & F Life Science &Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large-Scale Preparation of Biocompatible GUVs Using a Reverse Phase/Centrifugation Method2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hayashi, Kohei Nakano, Masahiro Tomita, Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      IS2EMU 2017 The 7th International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU Research Area D & F Life Science &Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Coexisting/Entrapped Proteins on GUVs Prepared with the Reverse Phase/Centrifugation Method2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakano, Yuki Hayashi, Masahiro Tomita, Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      IS2EMU 2017 The 7th International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU Research Area D & F Life Science &Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 逆相遠心法による巨大リン脂質ベシクルの形成と高効率精製2017

    • 著者名/発表者名
      林 佑紀、仲野 耕平、冨田 昌弘、湊元 幹太
    • 学会等名
      ConBio2017 (2017年度 生命科学系学会合同年次大会) 第90回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面通過法を用いた細胞サイズリポソーム-バキュロウイルス粒子の膜融合解析と組換え膜タンパク質の組込み2017

    • 著者名/発表者名
      西上 美佐子、冨田 昌弘、瀧口 金吾、湊元 幹太
    • 学会等名
      ConBio2017 (2017年度 生命科学系学会合同年次大会) 第90回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 組換えバキュロウイルスを利用した球状支持二重膜(SS-BLM)への膜タンパク質再構成法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      中西 航平、冨田 昌弘、湊元 幹太
    • 学会等名
      ConBio2017 (2017年度 生命科学系学会合同年次大会) 第90回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of proteoSS-BLM (spherically supported bilayer membrane) using recombinant baculovirus virions2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Naknishi, Masahiro Tomita, Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      11th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple Preparation of Giant Liposomes for Mimicking Cell Systems2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tsumoto, Y. Hayashi, K. Nakano, M. Tomita
    • 学会等名
      11th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞サイズを持つ巨大リポソームの細胞骨格による形態制御 --- 変形・運動を繰り返し行う人工細胞の構築に向けて ---2017

    • 著者名/発表者名
      瀧口金吾 田中駿介 林真人
    • 学会等名
      新学術領域「分子ロボティクス」最終公開シンポジウム 「分子ロボティクスの拓く未来」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Light-induced and reversible morphological control of F-actin-encapsulating giant liposomes2017

    • 著者名/発表者名
      Hayashi M., Tanaka S., Takiguchi K
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞サイズを持つ巨大リポソームの細胞骨格による形態制御2017

    • 著者名/発表者名
      瀧口金吾 田中駿介 林真人
    • 学会等名
      第7回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation and purification of GUVs with a reverse-phase method2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hayashi, Masahiro Tomita, Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      10th Anniversary Internationla Symposium on Nanomedicine (ISNM2016)
    • 発表場所
      Auditorium of National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (Tsukuba-shi)
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of membrane fusion between multicomponent protein-expressing BVs and GUVs prepared using a droplet-transfer method2016

    • 著者名/発表者名
      Misako Nishigami, Masahiro Tomita, Kanta Tsumoto
    • 学会等名
      10th Anniversary Internationla Symposium on Nanomedicine (ISNM2016)
    • 発表場所
      Auditorium of National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (Tsukuba-shi)
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] インテグリンを再構成した巨大組換えプロテオリポソームの調製2016

    • 著者名/発表者名
      中西航平, 西上美佐子, 冨田昌弘, 湊元幹太
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Recombinant Baculovirus Particles as Resources of Membrane Proteins for Artificial Cell Membrane Reconstitution2016

    • 著者名/発表者名
      Kanta Tsumoto, Kohei Nakanishi, Tomomi Hattori, Masahiro Tomita
    • 学会等名
      The Fourth Japan-Chaina Symposium on Nanomedicine
    • 発表場所
      Kitakyushu International Conference Center(Kitakyushu-shi)
    • 年月日
      2016-05-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 逆相法による巨大リン脂質ベシクルの形成と内外相の比重差を利用した単離2016

    • 著者名/発表者名
      林佑紀,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第80回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 発表場所
      三重大学講堂(津市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 組換えバキュロウイルスを用いたインテグリンプロテオリポソーム調製手法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      中西航平,西上美佐子,冨田昌弘,湊元幹太
    • 学会等名
      第80回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • 発表場所
      三重大学講堂(津市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バキュロウイルス膜融合法を用いた膜タンパク質再構成リポソームの作製と人工細胞モデルの構築2016

    • 著者名/発表者名
      中西航平、西上美佐子、冨田昌弘、湊元幹太
    • 学会等名
      第6回地域イノベーション学会大会
    • 発表場所
      三重大学(津市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] Google Scholar Citations

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=HesLhbwAAAAJ&hl=ja

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] Google Scholar Citations

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?hl=ja&user=HesLhbwAAAAJ

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/read0067280/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 分子生物工学研究室

    • URL

      http://www.bio.chem.mie-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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