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RNA識別・制御を目的とするナノスケール膜場のデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 18J11666
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 生物機能・バイオプロセス
研究機関大阪大学

研究代表者

渡邉 望美  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード核酸分子 / 脂質膜 / 水和 / グアニジニウム / スフィンゴミエリン / 協同性
研究実績の概要

脂質生体膜はリン脂質が自己集合して形成する二分子膜構造を有しており,絶えず膜の状態が変化する.脂質膜を生体材料として応用するためには,脂質分子の側方拡散性や膜の表面荷電特性,水和特性は重要なパラメーターであり,それらを十分に理解した設計指針を立てることが求められる.
本研究では脂質膜上での分子吸着系に着目し,脂質膜の親-疎水界面における溶媒環境および水和特性,ならびに分子との相互作用における吸着挙動について体系的に評価した,さらに生体高分子である核酸分子に対して高い親和性をもつ吸着を誘導するための脂質膜デザインの指針を提案した.基礎的な脂質膜の物性評価手法として,脂質膜中に配向させた蛍光分子Laurdanの蛍光波長に対し,複数の溶媒環境を定性的に割り当てる新規評価手法を提案した.また時間分解蛍光解析から,脂質分子中の動的・静的な水分子の存在を明らかとし,脂質膜中の水分子の影響を分子レベルで評価する手法を確立した.これらの知見を総合して脂質膜中に存在する水を排斥するデザインとして,グアニジニウム修飾による膜設計を提案し,分子との高い親和性を目的とした疎水的な膜場の調製に成功した.さらに,グアニジニウム修飾による協同的な分子相互作用の可能性を明らかにした.核酸分子との吸着の結果獲得される膜表層特性や,核酸分子に対する塩基特異的な吸着挙動について評価し,核酸の高次構造ならびに機能を制御するためのナノスケール膜場デザインの潜在性を示した.
上記のとおり,脂質膜界面特性を制御することにより分子吸着現象を促進あるいは分子選択的な吸着現象を誘導でき,さらに自己集合系の構造や機能解明に応用可能な評価手法を確立した.以上の成果に基づき、学術雑誌総説(1報)、学術論文2報(1報は審査中)、国内シンポジウム1件(ポスター賞受賞)、国際会議Oral発表(アメリカ化学工学会)にて成果報告を行った。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 その他

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

  • [国際共同研究] Åbo Akademi University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional Hydration Behavior: Interrelation Between Hydration and Molecular Properties at Lipid Membrane Interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Watanabe, Keishi Suga, Hiroshi Umakoshi
    • 雑誌名

      J. Chemistry

      巻: 2019 ページ: 4867327-4867327

    • DOI

      10.1155/2019/4867327

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solvatochromic modeling of Laurdan for multiple polarity analysis of dihydro-sphingomyelin bilayer2019

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Watanabe, Yuka Goto, Keishi Suga, Thomas K. M. Nyholm, J. Peter Slotte, Hiroshi Umakoshi
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 116(5) 号: 5 ページ: 874-883

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2019.01.030

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ナノ秒時間分解蛍光スペクトル測定に基づくリン脂質膜表層の水和挙動評価2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉 望美、菅 恵嗣、岡本 行広、Slotte J.Peter、馬越 大
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Solvatochromic Property in Lipid Bilayer Interphases Analyzed Based on Time-Resolved Emission Spectrum of Laurdan2018

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Watanabe、Thomas K.M. Nyholm、J. Peter Slotte、Keishi Suga、Hiroshi Umakoshi
    • 学会等名
      2018 AIChE Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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