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2017 年度 実施状況報告書

ソフトマターの機能発現によるベシクルの形状変化:単細胞生物の運動理解へ

研究課題

研究課題/領域番号 15K05247
研究機関山口大学

研究代表者

浦上 直人  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50314795)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
キーワード計算物理 / 生物物理 / 高分子構造・物性 / 超分子科学 / 分子認識
研究実績の概要

前年度に引き続き、ゲスト分子によるベシクルの形状変化を理解するため、「タンパク質の会合体形成・解離のためのシミュレーションモデル構築」、「ゲスト分子を含まない場合と含む場合のベシクルの形状変化」について研究を行った。
タンパク質の会合体の形成・解離のためのシミュレーションモデル構築では、タンパク質の基礎モデルとして修飾シクロデキストリンの粗視化モデルを用い、ブラウン動力学シミュレーションを行うことで、包接化合物形成における秩序構造形成を調べた。これまで得られていた多様な包接化合物の構造に関して自由エネルギー計算を行った結果、濃度が低く修飾部分の高分子鎖が長い場合は、分子内包接化合物を形成するのに対し、濃度が高く修飾部分の高分子鎖長が短い場合は、分子間包接化合物を形成することが分かった。今後、会合体の形成・解離の制御に向けて研究を進めていく予定である。
ゲスト分子を含まないベシクルの形状変化では、ゲスト分子がベシクルの形状に与える影響を調べるために、ベシクルが持つ固有の形状変化メカニズムを調べた。これまで分子動力学シミュレーションで観察していたベシクル分裂に関して、そのメカニズムを調べ、ベシクルを構成する脂質分子の分子形状の違いが、分裂に大きく関係していることを見出した。
ゲスト分子を含むベシクルの形状変化では、ベシクル内部の高分子鎖の剛直性を変化させることで、ベシクルの形状変化を観察することに成功した。現在、高分子鎖長とベシクルの形状との関係を調べており、ベシクルが持つ固有の形状と高分子鎖による形状との間の関係を調べている段階である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在、「タンパク質の会合体の形成・解離のためのシミュレーションモデル構築」、「ゲスト分子を含まないベシクルの形状変化」、「ゲスト分子を含むベシクルの形状変化」の3つの課題に関して研究を進めている。「ゲスト分子を含むベシクルの形状変化」については、若干研究の進展が遅れているが、その他2つの研究に関しては、おおむね予定通りの研究成果が得られており、残り2年間でこれらの研究を融合することが可能だと考えている。

今後の研究の推進方策

これまでの研究を継続することで、ベシクル内における秩序構造形成とベシクルの形状変化の関係性を調べる準備を整え、予備的な研究を開始する。その後、細胞運動や分裂など、生体において重要な現象の理解につなげていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成29年度に購入する予定だった高速計算機が他の予算で購入できたこと、また投稿した論文の出版社からバックカバーの制作依頼があり、そのための費用を確保していたが、論文の出版が平成30年度になったため、次年度使用額が生じた。
未使用額は、そのままバックカバーの費用、および今年度購入予定の高速計算機の費用に充てる予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular mechanism of vesicle division induced by coupling between lipid geometry and membrane curvatures2018

    • 著者名/発表者名
      Urakami Naohito、Jimbo Takehiro、Sakuma Yuka、Imai Masayuki
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 ページ: 3018~3027

    • DOI

      10.1039/c7sm02188g

    • 査読あり
  • [学会発表] 疎水性鎖状分子を修飾したシクロデキストリンが形成する分子デイジーチェーン構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      下枡晴菜、浦上直人、山本隆
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 修飾シクロデキストリンによる分子デイジーチェーンの構造形成メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      下枡晴菜、浦上直人
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] 2分子内外における逆コーン型脂質の不均一性とベシクル分裂2017

    • 著者名/発表者名
      浦上直人、 神保岳大、佐久間由香、今井正幸
    • 学会等名
      第7回ソフトマター研究会
  • [学会発表] 修飾シクロデキストリンによる分子内・分子間包接化合物の安定性2017

    • 著者名/発表者名
      下枡晴菜、浦上直人
    • 学会等名
      第32回中国四国地区高分子若手研究会
  • [学会発表] 分子デイジーチェーン構造の形成メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      下枡晴菜、浦上直人
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
  • [備考] http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~urakami/

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公開日: 2018-12-17  

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