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2012 年度 実績報告書

繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23350060
研究機関神奈川大学

研究代表者

菅原 正  神奈川大学, 理学部, 教授 (50124219)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードベシクル型人工細胞 / アニオン性膜分子 / 膜表面電荷 / 枯渇問題 / ベシクル融合 / ベシクル輸送系 / 回帰性 / 繰り返し自己生産
研究概要

1. アニオン性膜分子の合成
ヘテロリン酸ジエステルからなるアニオン性膜分子を、アミダイト試薬にオレイルアルコールと、p-ホルミルフェニル-10-ドデカノールを反応させることで合成した。今後、膜分子前駆体を合成し、これを添加することでアニオン性ジャイアントベシクル生産系としての挙動を確認する。
2.ベシクル膜電荷の制御によるベシクル間分子輸送
膜組成として2種のリン脂質(POPC, POPG)を異なる比率で保有する、標的および運搬ハイブリッドベシクルを用意し、pHを酸性にするとそれぞれのベシクルの膜表面が反対の電荷を帯び、ベシクル接合とそれに引き続く融合が起こることを見出した。このことを利用して、運搬用のラージベシクルに内包した水溶性蛍光プローブが、標的のジャイアントベシクルに輸送されたことを、蛍光スペクトルの測定により確認した [Chem. Lett. 41 789, (2012)]。この成果は、ベシクル輸送で涸渇基質を標的ベシクルに導入する道を拓いたものといえる。
3.クレオチド枯渇ベシクルへの原料輸送による自己生産ベシクルの回帰性獲得
この方法を用いて、ヌクレオチドを内封した運搬用ベシクルを、原料が枯渇した自己生産後のベシクルに融合させ、融合後のベシクルにポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を施したところ、融合したベシクルの内部でDNAが増幅したことを内封した蛍光プローブの発光により確認した。これによりベシクル型人工細胞の自己生産ダイナミクスが回帰性を獲得したことになる。さらに、このベシクル分散液に、膜分子前駆体を添加することで、ベシクルの分裂が起こることも確かめられた。この結果により、繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の基盤が確立した。

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

本年度の成果により、ベシクル融合により枯渇原料をベシクル型人工細胞に輸送することが可能になり、自己生産ダイナミクスが回帰性を獲得した。本研究の主眼である「繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の構築」の基盤が確立したことは、本研究の最終目標達成の上で重要である。

今後の研究の推進方策

カチオン性膜分子を含むベシクル膜と相互作用することで、ベシクル分裂を誘発するDNA以外のアニオン性ポリマーの探索が遅れているが、本年度にベシクルの膜電位を計測するゼータポテンシオメータを配備したので、25年度には、この課題について集中的に研究を行うことが出来ると期待している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Bi-axial alignment control of guanine crystals by diamagnetic orientation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Iwasaka, Y. Miyashita, Y. Mizukawa, K. Suzuki, T. Toyota, T.Sugawara
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 6 ページ: 037002-1-4

    • DOI

      10.1246/cl.2012.789

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adhesion and Fusion of Two Kinds of Phospholipid Hybrid Vesicles Controlled by Surface Charges of Vesicular Membranes2012

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, R. Aboshi, K. Kurihara, T. Sugawara
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 41 ページ: 789-791

    • DOI

      10.1246/cl.2012.789

    • 査読あり
  • [雑誌論文] pH-Induced Switchable Vesicular Aggregation of Zwitterionic Phospholipids and Anionic Phospholipids2012

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, K. Kurihara, Y. Okura, T. Toyota, T. Sugawara
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 41 ページ: 1084-1086

    • DOI

      10.1246/cl.2012.1084

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local electronic properties at organic-metal interfaces: thiophene derivatives on Pt (III)2012

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, S. Ushiyama , M. Sogo, M. Aoki, K-i. Shudo, T. Sugawara, S. Yanagisawa, Y. Morikawa, S. Masuda,
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 14 ページ: 15412-15420

    • DOI

      10.1039/c2cp42700a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工細胞(原始細胞モデル)の化学的構築2012

    • 著者名/発表者名
      庄田耕一郎、栗原顕輔、菅原 正
    • 雑誌名

      遺伝: 生物の科学

      巻: 66 ページ: 365-373

  • [学会発表] 特別講演; 分子システムとしてみた生体機能-自己複製、自己生産、自律運動-2012

    • 著者名/発表者名
      菅原正
    • 学会等名
      第23回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20120919-20120921
    • 招待講演
  • [学会発表] Vesicular transport of depleted ingredients to a self-reproduced model protocell2012

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, K. Kuriharara, T. Toyota, K. Suzuki
    • 学会等名
      International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS2012)
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20120513-20120517
    • 招待講演
  • [学会発表] 構成的アプローチによる生命システムの再構築

    • 著者名/発表者名
      菅原正
    • 学会等名
      第123回東北大学金属材料研究所 講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 招待講演
  • [学会発表] Proposal of an Evolvable Protocell

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, K. Kurihara, Y. Kan, Y. Okura, T. Toyota, K. Suzuki
    • 学会等名
      2nd Discussion Symposium on Artificial Life and Biomimetic Functional Materials
    • 発表場所
      札幌
    • 招待講演
  • [学会発表] Sustainable Model of Giant Vesicle-based Protocell

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, K. Kurhara, T. Toyota, K. Suzuki
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ「自己組織化と生命:分子と生命をつなぐ架け橋 (Self-organization in life: the essence to build up life from molecules)」
    • 発表場所
      福岡
    • 招待講演
  • [学会発表] Giant Vesicle-based Sustainable Ptotocell

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara
    • 学会等名
      2012 Exchange Symposium for Kanagawa University - National Taiwan University
    • 発表場所
      National Taiwan University,Taipei
    • 招待講演
  • [図書] 現代化学2013

    • 著者名/発表者名
      濱田嘉昭, 菅原正 (編著)
    • 総ページ数
      293
    • 出版者
      NHK出版
  • [図書] “Constructive Approach Towards Protocells” in Engineering of Chemical Complexity, World Scientific Lecture Notes in Complex Systems (Eds. A.S. Mikhailov, G. Ertl)2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, K. Kurihara, K. Suzuki
    • 総ページ数
      359-374
    • 出版者
      World Scientific
  • [図書] “Magnetism and Conductivity” in Multifunctional Molecular Materials (Ed. L. Ouahab)2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, A. Miyazaki
    • 総ページ数
      1-60
    • 出版者
      Pan Stanford Pub.
  • [備考] 神奈川大学理学部化学科 菅原研究室

    • URL

      http://www.chem.kanagawa-u.ac.jp/detail/id213.html

  • [備考] 東京大学大学院複雑系生命システム研究センター

    • URL

      http://rcis.c.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2014-07-24  

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