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膜エネルギー変化の制御と機能界面デザイン

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 23106711
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

高木 昌宏  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (00183434)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードリポソーム / モデル膜 / ナノ粒子 / アルツハイマー / アミロイド / コレステロール
研究実績の概要

(背景・目的)生体膜の主成分であるリン脂質は、親水基の頭部と疎水部の尾部を持つ両親媒性分子であり、水溶液中で自己集合しミセルや二分子膜構造を自発的に形成する。リポソームは、生体膜に類似した組成・構造を備えており、生体モデル膜として研究に用いられてきた。我々は、細胞サイズの巨大リポソームを扱い、その挙動(ダイナミクス)の物理化学的解析を通して、細胞で起きている現象の本質を明らかにする研究を行っている。膜を構成する不飽和脂質は分子の自由度が高く流動性も高い無秩序相(Ld)相を形成する。飽和脂質は分子が密に充填され流動性が低い固体秩序相 (So) 相を形成する。コレステロールは、飽和脂質に対して流動性を高め、液体秩序相 (Lo) 相を形成する。生細胞の膜に関しては、ラフトと呼ばれるスフィンゴ脂質とコレステロールに富むラフト領域の存在が着目されており、これはLo相とSo相の区別ができていない状況とも言える。本研究では、細胞サイズモデル膜系での膜ミクロドメインの多様性とそのドメインと相互作用する物質の局在について紹介しつつ、生細胞での知見との比較を交えながら考察した。
(ナノ・マイクロ微粒子の膜局在)ナノ・マイクロサイズの微粒子は、比表面積が極めて大きく、量子サイズ効果などによって特有の物性を示す。微粒子の生体系への影響については未知の部分が多い。液体秩序相 (Lo相)と液体無秩序相(Ld相)で構成されたリポソームでは、200nmを境界にして、直径200nm以下の微粒子はLo相に、200nm以上の微粒子はLd相へ局在した。一方、固体秩序相(So相)と液体無秩序相(Ld相)で構成されたリポソームの場合は、サイズに関係なく全ての粒子はSo相に局在した。同じ物質であってもサイズによって膜の組成(つまりはドメインの種類)に応じて、相互作用メカニズムに違いがあると考えられた。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Membrane fusion and vesicular transformation induced by Alzheimer's amyloid beta2013

    • 著者名/発表者名
      M. C. Vestergaard, M. Morita. T. Hamada, M.Takagi.
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta Biomembr.

      巻: 1828 号: 4 ページ: 1341-1321

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2013.01.015

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-Dependent Partitioning of Nano/Microparticles Mediated by Membrane Lateral Heterogeneity2012

    • 著者名/発表者名
      T. Hamada, M. Morita, M. Miyakawa, R. Sugimoto, A. Hatanaka, M. C. Vestergaard, M. Takagi.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 134 号: 34 ページ: 13990-13996

    • DOI

      10.1021/ja301264v

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion Permeation by a Folded Multiblock Amphiphilic Oligomer Achieved by Hierarchical Construction of Self-Assembled Nanopores.2012

    • 著者名/発表者名
      T. Muraoka, T. Shima, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, K. V. Tabata, H. Noji, K. Kinbara.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 134 号: 48 ページ: 19788-19794

    • DOI

      10.1021/ja308342g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective localization of Alzheimer's amyloid beta in membrane lateral compartments2012

    • 著者名/発表者名
      M.Morita、T.Hamada, Y.Tendo, T.Hata, M.C.Vestergaard, M.Takagi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 8 号: 10 ページ: 2816-2819

    • DOI

      10.1039/c2sm07185a

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermo-induced vesicular dynamics of membranes containing cholesterol derivatives2012

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yoda
    • 雑誌名

      Lipids

      巻: 47 号: 8 ページ: 813-820

    • DOI

      10.1007/s11745-012-3695-9

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 荷電ベシクル系における相分離形成と曲率変化のカップリング2013

    • 著者名/発表者名
      姫野泰輝,濱田勉,高木昌宏
    • 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(広島)
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 細胞モデル膜を用いたアミロイドβの膜局在・膜ダイナミクス解析2012

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗, Mun’delanji Vestergaard,濱田勉, 高木昌宏
    • 学会等名
      第64回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸)
    • 年月日
      2012-10-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Size-dependent selective localization of nano-particles on heterogeneous membrane surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      濱田勉、森田雅宗、宮川真紀代、高木昌宏
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Selective Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-separated Membrane2012

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗, 濱田勉, 天童裕衣子, Mun’delanji Vestergaard, 高木昌宏
    • 学会等名
      International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference 2012
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城)
    • 年月日
      2012-05-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Selective Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-separated Membrane

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗
    • 学会等名
      International Association of Colloid and Interface Scientists 2012
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 膜内外リーフレットの安定性に及ぼすコレステロールの影響

    • 著者名/発表者名
      加藤翔
    • 学会等名
      創立90周年記念第64回日本生物工学会大会(2012)
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] "アミロイドβが誘起する膜物性変化"

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学草津キャンパス(滋賀)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 北陸先端科学技術大学院大学・マテリアルサイエンス研究科・高木研究室

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 北陸先端科学技術大学院大学・マテリアルサイエンス研究科・高木研究室

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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