膜小胞の新奇なトポロジー変換の分子機構解明とその応用としての細胞モデル構築

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480218
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 宝谷 紘一 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025444)
• 研究分担者: 滝口 金吾 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20262842)
• キーワード: 光ピンセット / リポソーム / 細胞骨格 / 人工細胞

研究概要

(1)力学的特性測定技術の精密化と自動化によるリポソームを用いた脂質膜の特性解析。新しく開発したダブルビームのレーザーツイーザーシステムによって、リポソーム内部の張力によってリポソームはまずレモン型に変型し、次いで管状の突起が楕円球上に非連続的に形成される。突出時に最大力が必要であり、その後の伸長時に必要な力が減少することを、我々は理論的に予測していた。ピコニュートン張力発生の自動化と測定精度の向上により、この現象の基本特性を解明した。予備的な結果によれば膜突起の伸長・短縮にかかわらず形態維持に必要な力は一定であるという意外な結果が得られ、その詳細な測定によってこのメカニズムを解明した。さらに、膜突起消失時に一過的に物理的力が発生し、その後は徐々に減衰するデータが得られた。この結果は膜の履歴現象と形態維持に常時力が必要なことを示していると考えられるので、その詳しい解析を行った。
(2)細胞モデルの高度化。アクチンと共に、フィラミン、a-アクチニン、ファッシンの各蛋白質を封じ込めたリポソームを作成し、その形態の安定性や変形、膜の力学的特性の変化を測定することによって、細胞骨格ネットワーク構築の基本メカニズムを探索した。

研究成果

• [文献書誌] F.Nomura他: "Capabilities of liposomes for topological transformation"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98. 2340-2345 (2001)
• [文献書誌] F.Nomura他: "Morphological and Topological Transformation of Membrane Vesicles"J.Biol.Phys.. 28. 225-235 (2002)
• [文献書誌] H.Hotani他: "Morphological and Topological Transformation of Liposomes"New Approaches to Structural Mechanics, Shells and Biological Structures. 435-446 (2002)
• [文献書誌] Y.Fukata他: "CRMP-2Binds to Tubulin Heterodimers to Promote Microtubule Assembly"Nature Cell Biol. 4. 583-591 (2002)
• [文献書誌] H.Hotani他: "Mechanical Analyses of Morphological and Topological Transformation of Liposomes"Biosystems. 71. 93-100 (2003)
• [文献書誌] F.Nomura他: "Microscopic observations reveal that fusogenic peptides induce liposome shrinkage prior to membrane fusion"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 101. 3420-3425 (2004)
• [文献書誌] F.Nomura他: "Studies in Surface Science and Catalysis"Dynamic transformation of liposomes revealed by dark-field microscopy. 6 (2001)