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外来物質との相互作用や外場による生体膜のトポロジー変化のダイナミクスとメカニズム

公募研究

研究領域非平衡ソフトマター物理学の創成に関する総括研究
研究課題/領域番号 21015009
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関静岡大学

研究代表者

山崎 昌一  静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (70200665)

研究分担者 岡 俊彦  静岡大学, 理学部, 講師 (60344389)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
2010年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2009年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
キーワード生物物理学 / ナノバイオ / 生体膜 / キュービック相 / 2分子膜液晶相 / 相転移 / 静電相互作用 / 時分割X線小角散乱法
研究概要

我々は生体膜の2分子膜液晶相(L_α相)とキュービック相(Q相)の間の相転移が静電相互作用により起こることを初めて見出し、その後系統的な研究を進めてきた。最近、中性でL_α相を形成する20%ジオレオイルホスファチジルセリン(DOPS)と80%モノオレイン(MO)の混合膜の多重層リポソーム(20%DOPS/80%MO-MLV)の水溶液のpHを下げていくと、最終pHが2.9以下のときにL_α相からQ_<11>^D相(Q^<244>相)への相転移が1時間以内に起こることを発見した。この相転移のメカニズムやキネティックスパスウエイを解明するために、SPring-8やPFの放射光を用いて、膜の構造変化を時分割X線小角散乱(TR-SAXS)により研究した。
まず、中性の緩衝液中で作成した20%DOPS/80%MO-MLVの懸濁液と9倍量の低いpHの緩衝液を自作の二液混合装置を用いて急速に混合し、その後の膜の構造変化をTR-SAXSにより測定した。5%(w/v)のポリエチレングリコール6000(PEG-6K)存在下で最終pHが2.6から2.9の時は、混合後2-10秒以内にL_α相のピークが消失するとともにヘキサゴナルII(H_<11>)相のピークが成長し、30-90s後からQ <II>^D相のピークが現れ始め、その後ゆっくりとH_<II>相からQ_<II>^D相への相転移が起こり、15-30分以内でH_<II>相のピークが消失した。この実験結果から、低いpHが誘起するL_α相からQ_<II>^D相への相転移では、まずL_α相から急速にH_<II>相に相転移し、その後ゆっくりQ_<II>^D相へ相転移することがわかった。さらにこの相転移の後半の過程であるH_<II>相からQ_<II>^D相への相転移の速度定数を特異値分解法により求めた。これらの結果に基づいて、低いpHが誘起するL_α相からQ_<II>^D相への相転移のメカニズムを考察した。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (33件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Spontaneous insertion of lipopolysaccharide into lipid membranes from aqueous solution2011

    • 著者名/発表者名
      J.M.Alam
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lipids

      巻: 164 ページ: 166-174

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics of Low pH-Induced Lamellar to Bicontinuous Cubic Phase Transition in Dioleoylphosphatidylserine/Monoolein2011

    • 著者名/発表者名
      M.M.Alam
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: 134

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A membrane filtering method for the purification of giant unilamellar vesicles2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamba
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lipids

      巻: 164(In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 膜で測る:生体膜の機能やダイナミクスを解明する単一GUV法2011

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 29(In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Kinetic pathway of antimicrobial peptide magainin 2-induced pore formation in lipid membranes2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamba
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B

      巻: 114 ページ: 12018-12026

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 単一GUV法による抗菌ペプチドのポア形成の研究2010

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 50 ページ: 296-297

    • NAID

      10026965330

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformation between Liposomes and Cubic Phases of Biological Lipid Membranes Induced by Modulation of Electrostatic Interactions2009

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 雑誌名

      Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes 9

      ページ: 163-209

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 単一GUV法を用いたペプヂドと脂質膜の相互作用の解析2009

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 雑誌名

      膜 34

      ページ: 126-132

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Size of the Pore in Lipid Membranes Induced by Antimicrobial Peptide Magainin 22009

    • 著者名/発表者名
      H.Ariyama
    • 雑誌名

      2009 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science

      ページ: 208-213

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Magainin 2-induced pore formation in membrane depends on its concentration in membrane interface2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamba
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B 113

      ページ: 4846-4852

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 外来物質との相互作用による生体膜のトポロジー変化のダイナミクスとメカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      特定領域研究「ソフトマター物理」第5回領域研究会
    • 発表場所
      東京(東京大学・弥生講堂)
    • 年月日
      2011-01-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] The Single GUV Method Reveals the Antimicrobial Peptide-Induced Pore Formation in Lipid Membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      BIT's 1st Annual World Congress of NanoMedicine-2010
    • 発表場所
      Beijing International Convention Center, Beijing, China(招待講演)
    • 年月日
      2010-10-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of transportan-10 on membrane permeability of single DOPC-GUVs2010

    • 著者名/発表者名
      H.Ariyama
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Membrane filtering method for purification of giant unilamellar vesicles2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamba
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Construction of microarray of GUVs of oil-free membranes for single GUV method2010

    • 著者名/発表者名
      H.Terashima
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Protein toxin lysenin-induced pore formation in lipid membranes : the single GUV method study2010

    • 著者名/発表者名
      R.Takagi
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of subcritical pore formation in charged lipid membranes induced by antimicrobial peptide-magainin 22010

    • 著者名/発表者名
      V.Levadny
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of mechanical tension on the leakage of internal contents of liposomes of biomembranes2010

    • 著者名/発表者名
      T.Takahashi
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic pathway of antimicrobial peptide magainin 2-induced pore formation in lipid membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Lipopolysaccharide-induced shape changes and vesicle fission of giant unilamellar vesicles of lipid membranes2010

    • 著者名/発表者名
      J.M.Alam
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic of low-pH-induced transformation of bilayer membrane to cubic phases in DOPS/MO membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.M.Alam
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年次大会
    • 発表場所
      仙台(東北大学・川内北キャンパス)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic Pathway of Antimicrobial Peptide Magainin 2-Induced Pore Formation in Lipid Membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      ISSP International Workshop of Soft Matter Physics
    • 発表場所
      IPMU Lecture Hall at Univ.Tokyo, Kashiwa(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A subcritical half-pore formation in lipid vesicles induced by antimicrobial peptide2010

    • 著者名/発表者名
      V.Levadny
    • 学会等名
      ISSP International Workshop of Soft Matter Physics
    • 発表場所
      IPMU Lecture Hall at Univ.of Tokyo, Kashiwa
    • 年月日
      2010-08-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic of low-pH-induced transformation of bilayer membrane to bicontinuous cubic phases in dioleoylphosphatidylserine/monoolein membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.M.Alam
    • 学会等名
      ISSP International Workshop of Soft Matter Physics
    • 発表場所
      IPMU Lecture Hall at Univ.of Tokyo, Kashiwa
    • 年月日
      2010-08-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic of low-pH-induced transformation of bilayer membrane to bicontinuous cubic phases in dioleoylphosphatidylserine/monoolein membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.M.Alam
    • 学会等名
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara
    • 年月日
      2010-08-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic pathway of antimicrobial peptide magainin 2-induced pore formation in lipid membranes2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara
    • 年月日
      2010-08-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of subcritical pore formation in charged lipid vesicles induced by antimicrobial peptide magainin 22010

    • 著者名/発表者名
      V.Levadny
    • 学会等名
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara
    • 年月日
      2010-08-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Interaction of lipopolysaccharide with lipid membranes2010

    • 著者名/発表者名
      J.M.Alam
    • 学会等名
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara
    • 年月日
      2010-08-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Protein toxin lysenin-induced pore formation in lipid membranes : the single GUV method study2010

    • 著者名/発表者名
      R.Takagi
    • 学会等名
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara
    • 年月日
      2010-08-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 抗菌ペプチド-マガイニン2の脂質膜中でのポア形成のキネティックスパスウエイ2010

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      ナノ学会第8回大会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(岡崎)
    • 年月日
      2010-05-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 生体膜のトポロジー変化のダイナミクスとメカニズム2010

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      特定研究「ソフトマター物理」AO2班・班会議
    • 発表場所
      お茶の水女子大学
    • 年月日
      2010-03-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 抗菌ベプチド・マガイニン2が膜中に誘起するボア形成のキネティックスパスウエイ2010

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      特定領域「バイオ操作」第8回公開シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂
    • 年月日
      2010-03-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 単一GUV法を用いた生体膜の機能・ダイナミクスの解析(招待講演)2010

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      大阪大学 情報科学研究科専攻 ERATO四方研究室セミナー
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2010-02-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 単一GUV法を用いた生体膜の機能・ダイナミクスの解析(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      名古屋大学 応用物理学教室 談話会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-12-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 抗菌性ペプチドによる脂質膜中のボア形成の素過程とそのメカニズム:単一GUV法による研究2009

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      特定研究「ソフトマター物理」第3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学・船井哲良記念講堂
    • 年月日
      2009-11-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] The size of the pore in lipid membranes induced by antimicrobial peptide magainin 22009

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      2009 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2009)
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2009-11-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic pathway for the antimicrobial peptide magainin 2-induced pore formation in lipid membranes2009

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      3^<rd> International Symposium on Nanomedicine (ISNM2009-2)
    • 発表場所
      Okazaki
    • 年月日
      2009-11-05
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] The mechanism of the epigallocatechin gallate-induced burst of giant unilamellar vesicles2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamba
    • 学会等名
      日本生物物理学会第47回年次大会
    • 発表場所
      徳島 (アスティ徳島)
    • 年月日
      2009-11-01
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Lysenin-Induced Pore Formation in Lipid Membranes in Liquid-Ordered Phase : the Single GUV Method Study2009

    • 著者名/発表者名
      M.Yamazaki
    • 学会等名
      日本生物物理学会第47回年次大会
    • 発表場所
      徳島 (アスティ徳島)
    • 年月日
      2009-10-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] The Size of the Pore in Lipid Membranes Induced by Antimicrobial Peptide Magainin 22009

    • 著者名/発表者名
      H.Ariyama
    • 学会等名
      日本生物物理学会第47回年次大会
    • 発表場所
      徳島 (アスティ徳島)
    • 年月日
      2009-10-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of Subcritical Pore Formation in Charged Lipid Vesicles Induced by Antimicrobial Peptides2009

    • 著者名/発表者名
      V.Levadny
    • 学会等名
      日本生物物理学会第47回年次大会
    • 発表場所
      徳島 (アスティ徳島)
    • 年月日
      2009-10-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Antimicrobial peptide magainin 2-Induced Pore Formation in Lipid Membranes : the Single GUV Method Study (招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      Masahito Yamazaki
    • 学会等名
      International Symposium on Innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes (INSMP)
    • 発表場所
      Shirankaikan at Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2009-09-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 抗菌ペプチド:マガイニン2が脂質膜中に形成するポアの大きさ2009

    • 著者名/発表者名
      山崎昌一
    • 学会等名
      特定領域「ソフトマター物理」・第4回領域研究会
    • 発表場所
      北海道大学・学術交流会館
    • 年月日
      2009-07-01
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~spmyama/index.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~spmyama/index.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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