ベシクル膜による“アンサンブル型”分子認識・変換反応

• 研究課題/領域番号: 25889039
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 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: 菅 恵嗣 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00709800)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: リポソーム / ベシクル / 自己組織化 / "協奏的"分子認識 / 表面増強ラマン / RNA / グアニジニウム / 環化付加反応 / グアニジニウム基 / ”協奏的”分子認識 / 表面増強ラマン分光解析

研究成果の概要

両親媒性分子が自己組織化したベシクル膜を活用して，膜場の特性解析ならびに膜表層における分子認識および変換反応について検討した．高感度で膜場の特性を解析手法として，脂質修飾金ナノ粒子(Au@PL)を開発し，従来法と比較して100倍程度のラマンスペクトル強度(表面増強ラマン)が得られた．蛍光プローブ法を組み合わせる事により，多種多様なベシクル膜の物理化学的な特性を定量的に解析可能となった．
(ii)特定の基質分子を膜表層に分配させた場合，膜の表層環境が変化し変換反応が制御される可能性を明らかにした．環化付加反応，酵素反応についても，ベシクル膜上で反応プロセスを制御できる可能性を明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Partitioning of Hydrophobic Molecules to Liposome Membranes Can Induce Variations of their Micro-Polarity and Micro-Viscosity (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Iwasaki, Keishi Suga, Dai Kondo, Hiroshi Umakoshi
  • 雑誌名: Solvent Extraction Research and Development, Japan 巻: 22 ページ: 79-85
  • NAID: 130005071497
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Membrane Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (MSERS) for Sensitive Detection of Molecular Behaviour of Lipid Assemblies (2015)
  • 著者名/発表者名: Keishi Suga, Tomohiro Yoshida, Haruyuki Ishii, Yukihiro Okamoto, Daisuke Nagao, Mikio Konno, and Hiroshi Umakoshi
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 87 号: 9 ページ: 4772-4780
  • DOI: 10.1021/ac5048532
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Systematical Characterization of Phase Behaviors and Membrane Properties of Fatty Acid/Didecyldimethylammonium Bromide Vesicles (2014)
  • 著者名/発表者名: Keishi Suga, Tomoya Yokoi, Dai Kondo, Keita Hayashi, Seiichi Morita, Yukihiro Okamoto, Toshinori Shimanouchi, Hiroshi Umakoshi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 号: 43 ページ: 12721-12728
  • DOI: 10.1021/la503331r
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microfluidic platforms with monolithically integrated hierarchical apertures for the facile and rapid formation of cargo-carrying vesicles (2014)
  • 著者名/発表者名: Cho, H., Kim, J., Suga, K., Ishigami, T., Park, H., Bang, J. W., Seo, S., Choi, M., Chang, P. –S., Umakoshi, H., Jung, H. –S., Suh, K. –Y.
  • 雑誌名: Lab on a chip - Miniaturisation for Chemistry and Biology 巻: 15 号: 2 ページ: 373-377
  • DOI: 10.1039/c4lc01096e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] リポソームを活用する生体分子の分離・反応の制御～RNA分子の「識別」ならびに「変換」～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣
  • 雑誌名: 分離技術 巻: 44(2) ページ: 37-42
• [雑誌論文] リポソーム膜界面におけるナノドメインの評価ならびに単鎖RNA の分子認識 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣
  • 雑誌名: C & I Communication 巻: 39(3) Interface 5 ページ: 1-3
  • NAID: 40020459622
• [雑誌論文] リポソームを活用する生体分子の分離・反応の制御 ～RNA分子の「識別」ならびに「変換」～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣
  • 雑誌名: 分離技術 巻: 44 (2) ページ: 37-42
• [雑誌論文] Membranome: 自己組織化膜を『場』として活用する化学工学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 馬越 大，菅 恵嗣，石上 喬晃，杉田 一馬，岡本 行広
  • 雑誌名: 大阪大学低温センターだより 巻: 161 ページ: 1-4
  • NAID: 120005399700
• [学会発表] 脂肪酸を基本骨格とするキラルベシクルの調製とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣, 近藤 大, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 第95回日本化学会年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 脂質修飾金ナノ粒子を用いたSERS活性脂質膜のデザインと特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 智洋, 菅 恵嗣, 石井 治之, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 第95回日本化学会年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Cardiolipin修飾リポソーム膜を場とするTCA回路関連酵素の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 濵﨑 あかり，菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 脂質膜表層のミクロ特性解析に基づく疎水性分子の分配・変換挙動の制 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦，菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] リン脂質膜挙動の高感度解析のための膜増強ラマンスペクトル解析(MERS)の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 智洋，菅 恵嗣，石井 治之，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 異相系界面を「場」とする無極性脂質分子の変換反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 五島 和幸，菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] RNA認識のためのリポソーム膜界面のデザインおよび特性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 第33回溶媒抽出討論会
  • 発表場所: ホテルプラザ神戸
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] リポソームのナノ液膜界面における疎水性基質の分配挙動ならびに反応プロセスの評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦，菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 第33回溶媒抽出討論会
  • 発表場所: ホテルプラザ神戸
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 脂肪酸分子集合体の特性解析ならびにキラル材料への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，近藤 大，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 膜シンポジウム2014
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] カルジオリピン修飾リポソーム膜とTCA回路関連酵素の相互作用の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濵﨑 あかり，珍坂 隼平，菅 恵嗣，近藤 大，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 膜シンポジウム2014
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] Evaluation of Nano-Sized Ordered Domain Formed in Lipid Bilayer Membrane (2014)
  • 著者名/発表者名: Keishi SUGA and Hiroshi UMAKOSHI
  • 学会等名: The 10th International Conference on Separation Science and Technology (ICSST14)
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] Surface Enhanced Raman Scattering Analysis of Phospholipid Membrane Modified on Au Nanoparticle (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro YOSHIDA, Keishi SUGA, Haruyuki ISHII, Yukihiro OKAMOTO, and Hiroshi UMAKOSHI
  • 学会等名: The 10th International Conference on Separation Science and Technology (ICSST14)
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] Characterization of Phase Separation Behavior of Heterogeneous Supported Lipid Membranes Using Fluorescence Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki TAKAYA, Keishi SUGA, Yukihiro OKAMOTO, and Hiroshi UMAKOSHI
  • 学会等名: The 10th International Conference on Separation Science and Technology (ICSST14)
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] Development of New Chiral Materials Based on Self-Assembly Behavior of Fatty Acids (2014)
  • 著者名/発表者名: Dai KONDO, Keishi SUGA, Yukihiro OKAMOTO, and Hiroshi UMAKOSHI
  • 学会等名: The 10th International Conference on Separation Science and Technology (ICSST14)
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] 自己組織化膜構造により誘導される不斉認識と光学分割への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石上 喬晃，杉田 一馬，菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 脂肪酸ベシクルの膜物性の解析とその応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，近藤 大，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] リポソームのナノ膜界面における基質の認識ならびに高度変換プロセス (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦，菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 脂質修飾金ナノ粒子による膜表面増強ラマンスペクトルの解析に基づく脂質膜特性の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田 智洋，菅 恵嗣，石井 治之，岡本 行広，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] Recent research on "artifical membrane" inspired by "bio-membrane"Membrane-on-Membrane -Development of Liposome-Entrapped Hydrogel (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Umakoshi, Yukihiro Okamoto, Keishi Suga
  • 学会等名: The 10th International Congreess on Membranes and Membrane Processes (ICOM2014)
  • 発表場所: SUZHOU TAIHU INTERNATIONAL CONFERENCE CENTER
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [学会発表] Design of “bio-inspired membrane” as a platform for molecular recognition and conversion (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Iwasaki, Keishi Suga, Kazuma Sugita, Yukihiro Okamoto, Hiroshi Umakoshi
  • 学会等名: The 10th International Congreess on Membranes and Membrane Processes (ICOM2014)
  • 発表場所: SUZHOU TAIHU INTERNATIONAL CONFERENCE CENTER
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [学会発表] リポソーム膜固定化担体を活用する新規な光学分割法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉田 一馬, 石上 喬晃, 菅 恵嗣, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 分離技術会年会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 疎水性分子の分配に伴うリポソーム膜表層のミクロ極性・ミクロ粘度の変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦, 菅 恵嗣, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 分離技術会年会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] リポソーム膜界面を活用するRNA分子の認識ならびに無細胞タンパク質合成プロセスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 分離技術会年会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 生体分子認識のためのBio-Inspired 膜のデザインならびに膜特性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣, 吉田 智洋, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 理研シンポジウム「最先端光計測とライフサイエンスの近未来-バイオ・ラマン2017-[4]」
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-05-01 – 2014-05-02
• [学会発表] 脂質修飾金ナノ粒子を用いた膜表面増強ラマンスペクトルの評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田 智洋, 菅 恵嗣, 石井 治之, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 理研シンポジウム「最先端光計測とライフサイエンスの近未来-バイオ・ラマン2017-[4]」
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-05-01 – 2014-05-02
• [学会発表] リポソーム膜界面を「場」として活用するミク ロ相間移動反応の評価と制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦, 菅 恵嗣, 岡本 行広, 馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 脂質膜界面のミクロ特性デザインに基づく分子認識・変換反応の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣, 馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] リポソーム膜界面を「場」とする認識・変換反応の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣
  • 学会等名: 第2回自己組織化プロセスサロン
  • 発表場所: 関西大学
  • 招待講演
• [学会発表] RNA分子認識のためのリポソーム膜デザイン (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 表層デザインリポソームによる反応基質の吸着とそれに伴う反応制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦，菅 恵嗣，馬越 大
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] リポソーム膜による一本鎖RNA分子の集積化ならびに自己切断活性の誘導 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，田中 清志朗，馬越 大
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 脂肪酸ベシクル膜の特性解析とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，横井 智哉，近藤 大，馬越 大
  • 学会等名: 膜シンポジウム2013
  • 発表場所: 京都府立医科大学
• [学会発表] 正電荷リポソーム膜界面における基質分子の分配特性ならびに環化付加反応の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 文彦, 菅 恵嗣, 馬越 大
  • 学会等名: 第32回溶媒抽出討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] リポソーム膜界面におけるナノドメインの形成評価ならびにその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，馬越 大
  • 学会等名: 第32回溶媒抽出討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Design of Nanosized Domain on Liposome Membrane for Recognition and Functionalization of Biomolecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Keishi Suga, Hiroshi Umakoshi
  • 学会等名: Next Symposium "Membranome" for "Bio-Inspired Chemcial Engineering"
  • 発表場所: Osaka Univeristy
• [学会発表] Adsorptive Behavior of Substrates and Regulation of Cycloaddition by Using Cationic Liposome (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Iwasaki, Keishi Suga, Hiroshi Umakoshi
  • 学会等名: Next Symposium "Membranome" for "Bio-Inspired Chemcial Engineering"
  • 発表場所: Osaka Univeristy
• [学会発表] Liposome Membranes Enhance Self-Cleavage of Hammerhead Ribozyme with and without Magnesium (II) (2013)
  • 著者名/発表者名: Keishi Suga, Seishiro Tanaka, Hiroshi Umakoshi
  • 学会等名: The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry (ISNAC2013)
  • 発表場所: Kanagawa University
• [図書] ゲルテクノロジーハンドブック ～機能設計・評価・シミュレーションから製造プロセス・製品化まで～ 第4章，第4節，リポソーム包埋ハイドロゲルの調製と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 恵嗣，岡本 行広，馬越 大/中野 義夫監修
  • 総ページ数: 908
  • 出版者: NTS出版
• [備考] 生物発想化学工学グループHP
  • URL: http://www.membranome.jp/B-ICE/
• [備考] 遺伝子：生体膜干渉
  • URL: http://www.membranome.jp/B-ICE/research/34.html