| 研究課題/領域番号 |
17K14374
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| 研究機関 | 日本女子大学 |
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研究代表者 |
夏目 ゆうの 日本女子大学, 理学部, 助教 (10706831)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ソフトマターの物理 / 生物物理 / ベシクル / コロイド粒子 / 排除体積効果 |
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| 研究実績の概要 |
細胞には、生体高分子や細胞小器官が高密に内包されている。内包物がより大きな自由体積を得るように自身や周囲の構造を変化させる “こみあい効果（枯渇相互作用）”が、核様体や細胞質の相分離、細胞骨格の形成などに寄与していることが明らかになりつつある。本研究では、このエントロピー増大の効果に着目し、球状コロイド粒子を高密に内包するベシクル(脂質２分子膜の小胞)を用いて、内包物とベシクル膜変形の相関を明らかにすること目的としている。
2017年度は、粒径の異なるポリスチレンビーズをベシクルに内包することで、実験的に膜の凹形と凸形といったトポロジー変化を得た。さらに、粒径の異なる2種の粒子を内包したベシクル内で、小粒子が膜付近に自発的に偏在する新規現象について、大・小粒子の粒子分布の解析を行った。
2018年度は、2017年度に得られた実験結果をもとに、より高頻度で膜変形が生じるように、実験手順を改良した。凸形成を生じる粒径の粒子を内包するベシクルについて、拡散によって膜分子前駆体を添加することで、高頻度でベシクルが複数の球状ベシクルがつながる形状に分割した。それらは平均で約40％膜面積が増加していることがわかった。また、偏在現象に対して、2017年度に行った解析をもとに、相分離したさいの2相の浸透圧平衡および偏在した粒子が受ける枯渇力を見積もり、偏在の機構を考察した。本成果は査読付き論文として公表された。
2019年度は、2018年度に得た知見をもとに、内包物とベシクル膜変形の相関について定量的な解析・考察を行う予定である。
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| 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
研究実績の概要で述べたように、2017年度には内包物の粒径によって膜変形が異なることを見いだした。2018年度には、高頻度で膜変形が生じるように実験手順を改良、広視野の共焦点蛍光顕微鏡で観察することで、観察数を多く得られるようになった。内包物がベシクルに占める体積分率と膜面積増加を定量化するよう解析手法の確立を進めている。これらの状況から、おおむね順調に進んでいると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2019年度は、観察で得られた個々のベシクルについて内包物がベシクル内に占める体積分率と膜変形を解析し、多数のベシクルに対してこの解析を行うことで定量的な結果を得る。2018年度に2種粒子内包ベシクルの相分離において得た内包物の浸透圧や枯渇力の知見をもとに、内包物の状態と膜変形の機構について考察する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2018年度には、共同研究先の自然科学研究機構生命創成探究センター所有の共焦点蛍光顕微鏡を用いて広視野の観察を行うことができた。そのため、当初購入予定であった、顕微鏡機器の購入が不用となり、次年度使用が生じた。2019年度には、試薬などの実験消耗品に加えて、大容量の顕微鏡データを処理する環境を整える物品費および、論文投稿のための諸経費に使用する計画である。
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