曲率とリン脂質非対称性による膜タンパク質機能の理解

• 研究課題/領域番号: 18H02092
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分37010:生体関連化学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 神谷 厚輝 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (70612315)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: リポソーム / 人工細胞膜 / マイクロデバイス / リン脂質非対称膜 / 人工細胞モデル / ガングリオシド / 膜タンパク質 / 人工細胞膜モデル / エキソサイトーシス / ベシクル

研究成果の概要

真核細胞の細胞膜は内膜と外膜で異なるリン脂質組成で構成されている。このリン脂質非対称膜が生命現象にどのような影響を与えているかは謎の部分も多い。そこで、本研究では、リン脂質非対称膜が関与する生命現象を理解するために、リン脂質非対称膜リポソームの自動作製デバイス、ナノサイズリン脂質非対称膜リポソームの作製、リン脂質非対称膜組成をもった小胞封入リポソームの作製やナノサイズリポソーム融合法によるリン脂質非対称膜リポソームの形成を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノサイズからマイクロサイズのリン脂質非対称膜リポソームの作製を成功している。このリン脂質非対称膜リポソームを用いて、リン脂質の非対称の生命現象への関与が詳細に観察できると考える。また、ナノサイズリポソームは、新しいドラッグデリバリーシステムの担体として利用可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of nano-sized lipid vesicles with asymmetric lipid components using a pulsed-jet flow method (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Koki、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B: Chemical 巻: 327 ページ: 128917-128917
  • DOI: 10.1016/j.snb.2020.128917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Fusion between Nanosized Lipid Vesicles and a Lipid Monolayer Toward Formation of Giant Lipid Vesicles with Various Kinds of Biomolecules (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Koki、Arisaka Chika、Suzuki Masato
  • 雑誌名: Micromachines 巻: 12 号: 2 ページ: 133-133
  • DOI: 10.3390/mi12020133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Artificial Cell Models Using Microfluidic Technology and Synthetic Biology (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Koki
  • 雑誌名: Micromachines 巻: 11 号: 6 ページ: 559-559
  • DOI: 10.3390/mi11060559
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular and functional analysis of pore-forming toxin Monalysin from entomopathogenic bacterium Pseudomonas entomophila (2020)
  • 著者名/発表者名: 2.Nonaka S†, Salim E†, Kamiya K*, Hori A, Nainu F, Asri RM, Masyita A, Nishiuchii T, Takeuchi S, Kodera N*, Kuraishi T*
  • 雑誌名: Front. Immunol. 巻: 11 ページ: 520-520
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.00520
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of vesicles-in-a-vesicle with asymmetric lipid components using a pulsed-jet flow method (2019)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Koki、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 9 号: 52 ページ: 30071-30075
  • DOI: 10.1039/c9ra04622d
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Automatic generation system of cell-sized liposomes (2019)
  • 著者名/発表者名: Gotanda Masahide、Kamiya Koki、Osaki Toshihisa、Miki Norihisa、Takeuchi Shoji
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B: Chemical 巻: 292 ページ: 57-63
  • DOI: 10.1016/j.snb.2019.04.096
  • 査読あり
• [雑誌論文] リン脂質非対称膜リポソームの形成と機能観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 雑誌名: 化学と工業 巻: 72 ページ: 1049-1050
• [雑誌論文] 特集 生体膜のバイオロジー Ⅴ.新技術 マイクロデバイスを利用した人工脂質二重膜によるタンパク質機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷 厚輝、竹内 昌治
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 69 号: 3 ページ: 252-257
  • DOI: 10.11477/mf.2425200805
  • ISSN: 0370-9531, 1883-5503
  • 年月日: 2018-06-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] リン脂質非対称組成の人工細胞膜作製と生体分子相互作用観察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷 厚輝、竹内 昌治
  • 雑誌名: 生化学 巻: 90 号: 2 ページ: 225-229
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900225
  • NAID: 40021617559
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2018-04-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞サイズリポソームのエンジニアリング (2018)
  • 著者名/発表者名: KAMIYA Koki、TAKEUCHI Shoji
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 58 号: 6 ページ: 291-296
  • DOI: 10.2142/biophys.58.291
  • NAID: 130007521711
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり
• [学会発表] Observation of GM1 flip-flop on cell-sized asymmetric GM1 liposomes prepared by nano-sized liposome fusion method (2021)
  • 著者名/発表者名: Msato Suzuki, Koki Kamiya
  • 学会等名: 65th Biophysical Society Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 両親媒性タンパク質を用いたリン脂質-タンパク質小胞の構築 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木允人、神谷厚輝
  • 学会等名: 日本化学会 第101春季年会
• [学会発表] ナノサイズリポソーム融合による細胞サイズGM1非対称膜リポソームの構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木允人、神谷厚輝
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会 年会
• [学会発表] ナノサイズリポソーム融合により作製したGM1非対称膜リポソームにおけるフリップ・フロップの観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木允人、神谷厚輝
  • 学会等名: 細胞を創る研究会13.0
• [学会発表] 複雑な生命現象の理解に向けた高次な人工細胞膜の創成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 学会等名: 細胞を創る研究会13.0
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetric lipid vesicle generation for creating complex artificial cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Koki Kamiya
  • 学会等名: MARSS2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Asymmetric Lipid Vesicle Formation Using Microfluidic Technologies (2019)
  • 著者名/発表者名: Koki Kamiya
  • 学会等名: he 3rd Joint-Symposium on Chemistry between Xiamen University and Gunma University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マイクロデバイスによる細胞膜模倣型人工細胞膜の創成と機能観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第39回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 複雑な生命現象の理解に向けた細胞膜模倣型人工細胞膜の創成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 学会等名: 群馬大学第26回生命科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 真核細胞の細胞膜を模倣した人工細胞膜の創成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会 シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Insertion Measurement of OmpLA Protein into Lipid Bilayer using Ion Current Measurement Device (2019)
  • 著者名/発表者名: Seren Ohnishi and Koki Kamiya
  • 学会等名: MicroTAS2019
  • 国際学会
• [学会発表] リン脂質非対称膜小胞封入リポソームによる小胞の膜融合観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝、大崎寿久、竹内昌治
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会12.0
• [学会発表] 脂質組成によるナノポア形成タンパク質の再構成挙動の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大西瀬蓮、神谷厚輝
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会12.0
• [学会発表] 脂質電荷による人工膜へのポアタンパク質再構成の制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大西瀬蓮、神谷厚輝
  • 学会等名: 日本化学会関東支部群馬地区研究交流会
• [学会発表] 細胞膜環境を模倣した人工細胞膜の創出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 学会等名: 日本化学会 第99春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] Automatic Planar Asymmetric Lipid Bilayer Membrane Formation Toward Biological High-Throughput Assay (2018)
  • 著者名/発表者名: Masahide Gotanda, Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Satoshi Fujii, Nobuo Misawa, Norihisa Miki, and Shoji Takeuchi
  • 学会等名: 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC’18)
  • 国際学会
• [学会発表] Formation of giant vesicle containing small vesicles with asymmetric lipid membranes (2018)
  • 著者名/発表者名: Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
• [学会発表] 人工細胞膜によるイオンチャネル計測とその応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝
  • 学会等名: Nanion・東京女子医大イオンチャネルフォーラム2018
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞輸送を模倣したリン脂質非対称膜の融合観察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷厚輝、大崎寿久、竹内昌治
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第38 回研究会
• [学会発表] 速度制御された液滴 接触により形成される脂質二重膜の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 五反田真秀、神谷厚輝、大崎寿久、三木則尚、竹内昌治
  • 学会等名: 第 9 回マイクロ・ナノ工学シンポジ ウム
• [備考] 群馬大学 大学院理工学府 分子科学部門 神谷研究室
  • URL: http://kamiya.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/index2.html
• [備考] 群馬大学 大学院理工学府 分子科学部門 神谷研究室
  • URL: http://kamiya.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/index2.html