上皮様複合膜作成法の開発

• 研究課題/領域番号: 24659096
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 老木 成稔 福井大学, 医学部, 教授 (10185176)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 脂質平面膜 / 液滴界面2重膜法 / 溶液急速灌流 / ドロップレット界面2重膜法 / 脂質2重膜 / リン脂質 / イオンチャネル / 単一チャネル電流 / 電圧固定法

研究概要

上皮様膜系を確立するにはその前段階として1枚膜の脂質平面膜を形成し、膜蛋白質を再構成する系を確立する必要がある。従来の方法に比べて約10分の1のサイズの液滴で脂質2重膜を形成した。膜面積も小さく電気的背景雑音を劇的に低減させることに成功した。また異なるリン脂質のリポソームを液滴に加えることにより、非対称組成の脂質2重膜を形成できた。さらに溶液の急速灌流が可能な系を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Distinct Configurations of Cations and Water in the Selective Filter of the KcsA Potasium Channel Probed by the 3D-RISM Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Saree Phongphanphanee, Norio Yoshida, Shigetoshi Oiki, and Fumio Hirata
  • 雑誌名: J．Mol. Liq. 巻: 167 ページ: 578-584
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2014.03.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gating-associated clustering-dispersion dynamics of the KcsA potassium channel in a lipid membrane (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Sumino, D. Yamamoto, M. Iwamoto, T. Dewa, S. Oiki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 5 号: 3 ページ: 578-584
  • DOI: 10.1021/jz402491t
  • 査読あり
• [雑誌論文] The "ambivalent" snug-fit sites in the KcsA potassium channel probed by "3D-RISM microscopy" (2014)
  • 著者名/発表者名: Phongphanphanee, S., Yoshida, N., Oiki, S. and Hirata, F
  • 雑誌名: Pure and Applied Chemistry 巻: 86 号: 2 ページ: 97-104
  • DOI: 10.1515/pac-2014-5018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paradoxical one-ion pore behavior of the long β-helical peptide of marine cytotoxic polytheonamide B (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iwamoto, S. Matsunaga, S. Oiki
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 号: 1 ページ: 3636-3636
  • DOI: 10.1038/srep03636
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The synergic modeling for the binding of fluoroquinolone antibiotics to the hERG potassium channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryu, S., Imai, Y.N., S. Oiki
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett 巻: 23 号: 13 ページ: 3848-3851
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2013.04.074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes of the KcsA potassium channel upon application of the electrode potential studied by surface-enhanced IR absorption spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamakata, A., Shimizu, H., Osawa, M. and Oiki, S.
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 419 ページ: 224-228
• [雑誌論文] Biased Brownian stepping rotation of FoF1-ATP synthase driven by proton motive force (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe R, Tabata KV, Iino R, Ueno H, Iwamoto M, Oiki S, Noji H
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms2631
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Open Gate Structure of the Membrane-Embedded KcaA Potasaium Channel Viewed From the Cytoplasmic Side (2013)
  • 著者名/発表者名: Sumino, A.; Sumikama, T.; Iwamoto, M.; Dewa, T.; Oiki, S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/srep01063
  • 査読あり
• [雑誌論文] The amphipathic antenna of an inward rectifier K+ channel responds to changes in the inner membrane leaflet (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, M.. and S. Oiki
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 号: 2 ページ: 749-754
  • DOI: 10.1073/pnas.1217323110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes of the KcsA potassium channel upon application of the electrode potential studied by surface-enhanced IR absorption spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yamakata, H. Shimizu, M. Osawa, S. Oiki
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 419 ページ: 224-228
  • 査読あり
• [雑誌論文] The synergic modeling for the binding of fluoroquinolone antibiotics to the hERG potassium channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryu S, Imai YN, Oiki S.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 23 ページ: 3848-3851
  • 査読あり
• [雑誌論文] イオンチャネルの動的構造と分子機構解明のための1分子研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 雑誌名: 科研費NEWS 巻: 2 ページ: 17-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATR-FTIR Spectroscopy Revealed the Different Vibrational Modes of the Selectivity Filter Interacting with K+ and Na+ in the Open and Collapsed Conformations of the KcsA Potassium Channel (2012)
  • 著者名/発表者名: Furutani, Y., Shimizu, H., Asai, Y., Fukuda, T., Oiki, S. and Kandori, H
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 3 号: 24 ページ: 3806-3810
  • DOI: 10.1021/jz301721f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional equilibrium of the KcsA structure revealed by NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Imai S, Osawa M, Mita K, Toyonaga S, Machiyama A, Ueda T, Takeuchi K, Oiki S, Shimada I.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 号: 47 ページ: 39634-39641
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.401265
  • 査読あり
• [学会発表] チャネル機能の再構成と再生 : ポスト結晶時代の単一チャネル研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学, 鹿児島市
• [学会発表] 膜脂質組成がKcsAカリウムチャネルの不活性化ゲート開閉に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸・老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学, 鹿児島市
• [学会発表] ポリセオナミドBチャネルのプロトン透過 : 単一チャネル電流記録とプロトン透過モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 松木悠佳・岩本真幸・松永茂樹・老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学, 鹿児島市
• [学会発表] カリウムイオンチャネルKasAのゲート開閉と連動した膜中集合・離散挙動 : 原子間力顕微鏡による直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角野歩・山本大輔・岩本真幸・出羽毅久・老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学, 鹿児島市
• [学会発表] チャネル蛋白質と水動態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 研究会「水シグナリングの分子動態から病態へ」
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザAossa, 福井市
• [学会発表] Membrane lipids modulate the inactivation gating of the KcsA potassium channel (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iwamoto, S. Oiki
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, Moscone Center (San Francisco, Califolnia, USA)
• [学会発表] チャネル機能の再構成と再生：ポスト結晶時代の単一チャネル研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質組成がKcsAカリウムチャネルの不活性化ゲート開閉に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸，老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
• [学会発表] カリウムイオンチャネルKasAのゲート開閉と連動した膜中集合・離散挙動：原子間力顕微鏡による直接観察：原子間力顕微鏡による直接観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角野歩，山本大輔，岩本真幸，出羽毅久，老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
• [学会発表] ポリセオナミドBチャネルのプロトン透過：単一チャネル電流記録とプロトン透過モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 松木悠佳，岩本真幸，松永茂樹，老木成稔
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
• [学会発表] チャネル蛋白質と水動態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 研究会「水シグナリングの分子動態から病態へ」
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザAossa（福井市）
• [学会発表] Membrane lipids modulate the inactivation gating of the KcsA potassium channel (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iwamoto, S. Oiki
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, Califolnia, USA)
• [学会発表] Hydrophobic Cavity in the Potassium Channels : Anomalous Nanospace Controlling Ion Condition (2013)
  • 著者名/発表者名: T. sumimaka, S. Saito, S. Oiki
  • 学会等名: 3rd International Conference on Molecular Sumilation
  • 発表場所: Kobe International Conference Center, 神戸市
• [学会発表] 最新イオンチャネル1分子科学 : 素過程から疾患克服まで (2013)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都市
• [学会発表] カリウムイオンチャネルKasAのゲート開閉と連動した膜脂質内での集合・離散ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 角野歩・山本大輔・岩本真幸・出羽毅久・老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都市
• [学会発表] K^+チャネルの中心空洞内の水の配向は静電的相互作用を増強する (2013)
  • 著者名/発表者名: 炭竈享司・斉藤真司・老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都市
• [学会発表] 負に帯電した膜内葉表面でのアミノ末端両親媒性へリックスの回転がKcsAカリウムチャネルの開状態を安定化する (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸・老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都市
• [学会発表] 高時間分解能で蛋白質の分子揺らぎと構造変化を計測するためのX線1分子動態計測法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史・岩本真幸・老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都市
• [学会発表] 心電図QT時間におけるKチャネルへのMgイオンの効果とその分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松木悠佳・三田建一郎・岩本真幸・重見研司・老木成稔
  • 学会等名: 第34回日本循環制御医学会総会
  • 発表場所: 福井県県民ホール, 福井市
• [学会発表] KcsAカリウムチャネルの活性化ゲート開閉に影響を及ぼす細胞内脂質センサー部位の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸・老木成稔
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京
• [学会発表] ポリセオアミドBのプロトン透過とpH依存性ゲーティング (2013)
  • 著者名/発表者名: 松木悠佳・三田建一郎・炭竈享司・岩本真幸・清水啓史・老木成稔
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京
• [学会発表] Pdependency of ion permeation pattern on K+ concentration through the Kv1.2 channel (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Sumikama, S.Saito, S.Oiki
  • 学会等名: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] The sensing sites for the mambrane inner lipids regulate the activation gating of the KcsA potassium channel (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Iwamoto, S.Oiki
  • 学会等名: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] Hydrophobic Cavity in the Potassium Channels: Anomalous Nanospace Controlling Ion Conduction (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sumikama, S. Saito, S. Oiki
  • 学会等名: 3rd International Conference on Molecular Sumilation
  • 発表場所: Kobe International Conference Center（神戸市）
• [学会発表] 最新イオンチャネル1分子科学：素過程から疾患克服まで (2013)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都市）
• [学会発表] カリウムイオンチャネルKcsAのゲート開閉とリンクした脂質膜中での集合・離散ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 角野歩，山本大輔，炭竈享司，岩本真幸，出羽毅久，老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都市）
• [学会発表] K+チャネルの中心空洞内の水の配向は静電的相互作用を増強する (2013)
  • 著者名/発表者名: 炭竈享司，斉藤真司，老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都市）
• [学会発表] 負に帯電した膜内葉表面でのアミノ末端両親媒性へリックスの回転がKcsAカリウムチャネルの開状態を安定化する (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸，老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都市）
• [学会発表] 高時間分解能で蛋白質の分子揺らぎと構造変化を計測するためのX線1分子動態計測法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史，岩本真幸，老木成稔
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都市）
• [学会発表] Dependency of ion permeation pattern on K+ concentration through the Kv1.2 channel (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sumikama, S. Saito, S.Oiki
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Philadelphia, USA
• [学会発表] The sensing sites for the mambrane inner lipids regulate the activation gating of the KcsA potassium channel (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Iwamoto, S. Oiki
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Philadelphia, USA
• [学会発表] MEMBRANE LIPID-SENSITIVE GATING OF THE KcsA POTASSIUM CHANNEL (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Oiki, M.Iwamoto
  • 学会等名: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都市
• [学会発表] KcsAカリウムチャネル活性に影響を及ぼすリン脂質作用部位の同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩本真幸・老木成稔
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋市
• [学会発表] KcsAカリウムイオンチャネルの溶液条件変化応答1分子開閉ダイナミクスの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史・岩本真幸・A. Royant・D. Setten・L.Guerin・青木義満・M. Wulff・老木成稔
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋市
• [学会発表] Kv1.2チャネルでの選択的イオン透過 (2012)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔・炭竈享司・斉藤真司
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋市
• [学会発表] カリウムチャネルの選択透過性とゲーティング (2012)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔・岩本真幸・炭竈享司・清水啓史
  • 学会等名: 平成24年度生理学研究所研究会
  • 発表場所: 岡崎コンフェファレンスセンター, 岡崎市
• [学会発表] サブミリ秒時間スケールでのKcsAカリウムイオンチャネル開閉構造変化の1分子動画計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史・岩本真幸・今野卓・A. Royant, D. Setten・L. Guerin・M. Wulff・老木成稔
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場, 名古屋市
• [学会発表] KcsA カリウムイオンチャネルの溶液条件変化応答1 分子開閉ダイナミクスの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水 啓史, 岩本 真幸, A. Royant, D. Setten, L. Guerin, 青木 義満, M. Wulff, 老木 成稔
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [図書] イオン透過装置:イオンチャネル、野地博行編、化学フロンティア23「1分子ナノバイオ科学の新パラダイム〜極限計測と理論,分子からシステムへ」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 出版者: 化学同人(印刷中)
• [図書] イオンチャネル:チャネルとその機能をつなぐ膜寺嶋正秀編『揺らぎ・ダイナミクスと生体機能―物理化学的視点から見た生体分子―』 (2013)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 総ページ数: 347
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 化学同人 (2013)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: ゆらぎ・ダイナミクスと生体機能 －物理化学的視点から見た生体分子－
• [図書] Gating Dynamics of the Potassium Channel Pore. Comprehensive Biophysics. Edward Egelman Ed. Volume 6. Channel Proteins, Mauricio Montal Ed, 31-67 (2012)
  • 著者名/発表者名: Oiki, S
  • 総ページ数: 245
  • 出版者: Oxford : Academic Press (978-0-12-374920-8)
• [図書] "Chapter 16. Planar Lipid Bilayer Method for Studying Channel Molecules."Y. Okada Ed. Patch Clamp Techniques : From Beginning to Advanced Protocols. Springer Protocols Handbooks, 229-275 (2012)
  • 著者名/発表者名: Oiki, S
  • 総ページ数: 439
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] "Chapter 1. Prologue : The Ion Channel."Y. Okada Ed. Patch Clamp Techniques : From Beginning to Advanced Protocols. Springer Protocols Handbooks, 1-19 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kukita, F. and S. Oiki
  • 総ページ数: 439
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Single-Molecule Biophysics: Experiment and Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: Oiki, S., H. Shimizu, M. Iwamoto and T. Konno
  • 出版者: Elsevier B.V.
• [図書] Patch Clamp Techniques: From Beginning to Advanced Protocols. (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Oiki
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Comprehensive Biophysics. (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Oiki
  • 出版者: Academic press
• [備考] 老木成稔:イオンチャネルの動的構造と分子機構解明のための1分子研究.科研費NEWS2013年度Vol.2, 17, 2013
• [備考] 日本生理学会 サイエンストピックスNo. 82岩本真幸(老木成稔):K^+チャネルが細胞膜の脂質の環境を感じ取り活性を制御する機構の解明
• [備考] 日本生理学会 サイエンストピックスNo. 92角野歩(老木成稔):カリウムチャネルKcsAのゲート開閉と連動した膜中集合・離散ダイナミクス
• [備考] 福井大学医学部分子生理学（生理１）研究室
  • URL: http://seiri1.med.lab.u-fukui.ac.jp/ja
• [備考] 分子生理学研究室
  • URL: http://seiri1.med.lab.u-fukui.ac.jp/
• [産業財産権] 脂質平面膜を形成するための貫通孔を有するガラス基板、およびその製造方法と用途 (2013)
  • 発明者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 権利者名: 老木 成稔・岩本真幸
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-155692
  • 出願年月日: 2013-07-26
• [産業財産権] 変異型HERGチャネル発現細胞およびその用途 (2011)
  • 発明者名: 柳承希・明貝俊彦・今井友美・老木 成稔
  • 権利者名: 国立大学法人福井大学・武田薬品 工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2005-269153
  • 取得年月日: 2011-09-22
• [産業財産権] シス-トランス液流方式によるイオンチャネル解析方法と、その方法に使用するイオンチャネル解析装置 (2010)
  • 発明者名: 老木 成稔・山内紀宏・坪田圭介
  • 権利者名: 老木 成稔・轟産業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2004-153209
  • 取得年月日: 2010-05-21