「水和」から眺める脂質の自己組織化

• 研究課題/領域番号: 24740289
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 菱田 真史 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70519058)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 水の役割 / 自己組織化 / 脂質膜 / 水和状態 / テラヘルツ分光 / X線小角散乱 / 脂質二重膜 / 自己組織化構造形成 / 水和水 / 水和 / 相転移 / ソフトマター / 生体膜

研究成果の概要

生体分子をはじめとするソフトマターが水中で自己組織化し構造を形成する際に、周囲の水はこれまでただのバックグラウンドであると考えられてきた。本研究ではテラヘルツ分光およびX線散乱法によって生体膜の基本構造であるリン脂質二重膜の水和状態と構造をそれぞれ観測した結果、膜の構造が変化する際に水和水が関与していることが分かった。さらに、膜の積層構造の依存性から、膜同士の相互作用に対しても「水」が役割を持つことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Interplay between Phase Transition of DPPC Bilayer and Photoisomerization of Doped Stilbene Molecule (2014)
  • 著者名/発表者名: Koyomi Nakazawa, Mafumi Hishida, Shigenori Nagatomo, Yasuhisa Yamamura, Kazuya Saito
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 号: 8 ページ: 1352-1354
  • DOI: 10.1246/cl.140398
  • NAID: 130004677583
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Salt Effects on Lamellar Repeat Distance Depending on Head Groups of Neutrally Charged Lipids (2014)
  • 著者名/発表者名: Mafumi Hishida, Yasuhisa Yamamura, Kazuya Saito
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 号: 35 ページ: 10583-10589
  • DOI: 10.1021/la502576x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] リン脂質・界面活性剤の水和状態と構造形成の相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史
  • 雑誌名: C＆I Commun. 巻: 39 ページ: 17-19
  • NAID: 40020460142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperativity between Water and Lipids in Lamellar to Inverted-Hexagonal Phase Transition (2014)
  • 著者名/発表者名: Mafumi Hishida, Koichiro Tanaka, Yasuhisa Yamamura, Kazuya Saito
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 4 ページ: 44801-44801
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.044801
  • NAID: 120007136234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition of the hydration state of a surfactant accompanying structural transitions of self-assembled aggregates (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hishida, K. Tanaka
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 24 号: 28 ページ: 284113-284113
  • DOI: 10.1088/0953-8984/24/28/284113
  • NAID: 120007137280
  • 査読あり
• [学会発表] アルカンの添加によるリン脂質膜ベシクルの硬化と破裂 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史，柳澤隆大，山村泰久，齋藤一弥
  • 学会等名: 第70回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Stiffening of Lipid bilayer by n-alkane (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hishida, A. Endo, R. Yanagisawa, K. Nakazawa, Y. Yamamura, K. Saito
  • 学会等名: Physics of Structural and Dynamical Hierarchy in Soft Matter
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] リン脂質二重膜に対するアルカンの添加効果：膜の硬化と破裂 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史，遠藤麻未，柳澤隆大，中澤暦，山村泰久，齋藤一弥
  • 学会等名: 第4回ソフトマター研究会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-08
• [学会発表] リン脂質二重膜に対するアルカンの添加効果：頭部構造依存性と膜の硬化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史，遠藤麻未，柳澤隆大，山村泰久，長友重紀，齋藤一弥
  • 学会等名: 第50回記念熱測定討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
• [学会発表] リン脂質膜のゲル液晶相転移に対する添加アルカンの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、遠藤麻未、柳澤隆大、山村泰久、長友重紀、齋藤一弥
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 中性リン脂質二重膜の膜間相互作用に対する塩の添加効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、山村泰久、齋藤一弥
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川）
• [学会発表] 中性リン脂質のラメラ構造に対する添加塩の効果：イオン種依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎、山村泰久、長友重紀、齋藤一弥
  • 学会等名: 第12回関東ソフトマター研究会
  • 発表場所: お茶の水大学（東京）
• [学会発表] 添加塩のイオン種に依存した中性リン脂質の膜間相互作用の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、瀬戸秀紀、山村泰久、齋藤一弥
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島）
• [学会発表] 脂質膜の膜融合に際する水の協同性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎、山村泰久、齋藤一弥
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋）
• [学会発表] Water-lipid cooperativity upon lipid membrane fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎、山村泰久、齋藤一弥
  • 学会等名: 第 51 回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
• [学会発表] リン脂質二重膜表面において長距離に渡って存在する水和水の熱的状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、山村泰久、長友重紀、齋藤一弥
  • 学会等名: 第49回熱測定討論会
  • 発表場所: 千葉工業大学（千葉）
• [学会発表] 脂質膜の長距離水和層における水の熱的状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、山村泰久、齋藤一弥
  • 学会等名: 第三回ソフトマター研究会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京）
• [学会発表] 脂質の水和状態と構造形成の相互連関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菱田真史
  • 学会等名: "CROSS研究会：CROSSroads of Users and J-PARC 第10回「生体膜・コロイド研究の最前線」"
  • 発表場所: J-PARC（茨城）
  • 招待講演
• [学会発表] "Cooperativity between water and lipid upon lipid membrane fusion " (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hishida, K. Tanaka, Y. Yamamura, S. Nagatomo, K. Saito
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013: LPBMS2013
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば）
• [学会発表] Thermal property of water in the long-range hydration layer of phospholipid membrane (2013)
  • 著者名/発表者名: Mafumi Hishida, Yasuhisa Yamamura, Kazuya Saito
  • 学会等名: The Fifth International Symposium on the New Frontiers of Thermal Studies of Materials
  • 発表場所: 横浜情報文化センター（横浜）
• [学会発表] Hydration states of lipid and surfactant depending on their self-assemble structures and chemical species of the head groups
  • 著者名/発表者名: Mafumi Hishida, Koichiro Tanaka
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] Correlation between hydration states and self-assembled structures of amphiphilic molecules studied by THz spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Mafumi Hishida, Koichiro Tanaka
  • 学会等名: 14th International Conference on Organized Molecular Films
  • 発表場所: Saints Peres Universuity （パリ、フランス）
• [学会発表] 脂質・界面活性剤の水和状態と構造形成 ：テラヘルツ分光法を用いた研究から
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎、山村泰久、長友重紀、齋藤一弥
  • 学会等名: つくばソフトマター研究会2012
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（東海）
  • 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ分光法により見える生体分子の自己組織化における水の役割 ～脂質・界面活性剤の構造化と水分子ダイナミクス～
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎
  • 学会等名: テラヘルツ分光法の最先端 VI ～ここまできたテラヘルツ時間領域分光～
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] 脂質・界面活性剤の水和状態と構造形成：テラヘルツ分光法を用いた研究から
  • 著者名/発表者名: 菱田真史
  • 学会等名: 日本液晶学会 液晶物理・物性フォーラム／ソフトマターフォーラム共催研究会
  • 発表場所: 東陽テクニカ本社（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] Water cooperativity upon lipid membrane fusion
  • 著者名/発表者名: M. Hishida, K. Tanaka, Y. Yamamura, S. Nagatomo, K. Saito
  • 学会等名: 筑波大学戦略イニシアティブ(A) 機能物質創製研究拠点主催「第３回国際シンポジウム」
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] Water cooperativity upon lipid membrane fusion
  • 著者名/発表者名: M. Hishida, K. Tanaka, Y. Yamamura, S. Nagatomo, K. Saito
  • 学会等名: Self-organization and Emergent Dynamics in Active Soft Matter
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] リン脂質二重膜の膜融合に際する水の協同性
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎、山村泰久、長友重紀、齋藤一弥
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（エポカルつくば）
• [学会発表] 脂質膜の融合に際する水の協同性
  • 著者名/発表者名: 菱田真史、田中耕一郎、山村泰久、長友重紀、齋藤一弥
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [備考] 菱田真史ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/site/mafumihishida/
• [備考] 菱田真史のホームページ
  • URL: https://sites.google.com/site/mafumihishida/