繰り返し自己生産するベシクル型人工細胞の構築

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23350060
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 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)
• 研究分担者: 高倉 克人 鈴鹿工業高等専門学校, 准教授 (60396843)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 膜・集合体 / ベシクル

研究概要

１）光学顕微鏡観察およびフローサイトメトリによるベシクル集団解析のデータより、ベシクル内でのDNAの自己複製とベシクルの分裂が連動するダイナミクスを解明した。２）親ベシクルの自己生産で生じる娘ベシクルに、枯渇したヌクレオチドを包みこんだ運搬ベシクルを融合させることで、娘ベシクルに自己増殖能を獲得させた。３）ベシクル型人工細胞には、外的および内的刺激に対して、それぞれ選択的に活性化される4つのステージ (摂取、複製、成熟、分裂) があること、さらに、各ステージでの内部的変化が、ベシクルを次のステージへと駆動していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Spontaneous transformation from micelles to vesicles associated with sequential conversions of comprising amphiphiles within assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takakura, T. Yamamoto, K. Kurihara, T. Toyota, K. Ohnuma and T. Sugawara
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 ページ: 2190-2192
  • DOI: 10.1039/C3CC43488E
• [雑誌論文] Chemical Control of the Monovalent-Divalent Electron-Transfer Phase Transition in Biferrocenium-TCNQ Salts (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mochida, Y. Funasako, K. Takazawa, M. Takahashi, M. M. Matsushita, T. Sugawara
  • 雑誌名: Chem Commun. 巻: 50 ページ: 5473-5475
  • DOI: 10.1039/c4cc01296h
• [雑誌論文] 分子システムとしてつくる人工細胞 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原正, 鈴木健太郎, 栗原謙輔, 豊田太郎
  • 雑誌名: 豊田研究報告 巻: 67 ページ: 63-70
• [雑誌論文] 自らが増殖する人工細胞の化学構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原正, 鈴木健太郎
  • 雑誌名: 高分子 巻: 6 月号, No.6 ページ: 382-384
• [雑誌論文] Bi-axial alignment control of guanine crystals by diamagnetic orientation (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Iwasaka, Y. Miyashita, Y. Mizukawa, K. Suzuki, T. Toyota, T. Sugawara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Exp 巻: 6 ページ: 037002-1-4
  • DOI: 10.7567/APEX.6.037002
• [雑誌論文] Macroscopic motion of supramolecular assemblies actuated by photoisomerization of azobenzene derivatives (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kageyama, N. Tanigake, Y. Kurokome, S. Iwaki, S. Takeda, K. Suzuki and T. Sugawara
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 9386-9388
  • DOI: 10.1039/C3CC47786J
• [雑誌論文] Adhesion and Fusion of Two Kinds of Phospholipid Hybrid Vesicles Controlled by Surface Charges of Vesicular Membranes (2012)
  • 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/cl2012.789
• [雑誌論文] pH-Induced Switchable Vesicular Aggregation of Zwitterionic Phospholipids and Anionic Phospholipids (2012)
  • 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/cl2012.1084
• [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. Shudo, T. Sugawara, S. Yanagisawa, Y. Morikawa, S.Masuda
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 14 ページ: 15412-15420
• [雑誌論文] 人工細胞(原始細胞モデル)との化学的構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, 栗原謙輔, 菅原正
  • 雑誌名: 遺伝 : 生物の科学 巻: 66 , No4 ページ: 365-373
• [雑誌論文] Compartment size dependence of performance of polymerase chain reaction inside giant vesicles (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shohda, M. Tamura, Y. Kageyama, K. Suzuki, A. Suyama, T. Sugawara
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 7 ページ: 3750-3753
  • DOI: 10.1039/C0SM01463J
• [雑誌論文] Multitude of Morphological Dynamics of Giant Multilamellar Vesicles in Regulated Nonequilibrium Environments (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Tomita, T. Sugawara, Y. Wakamoto
  • 雑誌名: Langmuire 巻: 27 ページ: 10106-10112
  • DOI: 10.1021/la2018456
• [雑誌論文] Self-reproduction of supramolecular giant vesicles combined with the amplification of encapsulated DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kurihara, M. Tamura, K. Shohda, T. Toyota, K. Suzuki, T. Sugawara
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: 3 ページ: 775-781
  • DOI: 10.1038/nchem.1127
• [学会発表] Emergence of Active Site for Self-reproducing Dyanmics in Vesicle-based Protocell (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sugawara
  • 学会等名: The 2nd In teranational Symposium on Dyanmical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Intergerated Functions
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20140111-12
  • 招待講演
• [学会発表] Artificial Cell Constructed as a Molecular System (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sugawara
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 20130924-27
  • 招待講演
• [学会発表] Approach to Evolvable Protocell (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sugawara
  • 学会等名: International Workshop "From Soft Matter to protocell"
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20130918-20
  • 招待講演
• [学会発表] Artificial Cell Viewed as a Molecular System (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sugawara
  • 学会等名: Okazaki Institute for Integrative Bioscience, Summer School 2013 "Bioorganization"
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 20130822-24
  • 招待講演
• [学会発表] 外的刺激により繰り返し自己増殖するベシクル型人工細胞 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原正
  • 学会等名: 第2回NINS Colloquium自然科学の将来像セッション3新物質と新機能-インテリジェントマテリアル-
  • 年月日: 2013-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] 分子システムとしての人工細胞 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原正
  • 学会等名: 公益財団法人豊田理化学研究所第13回フェロー研究報告会
  • 年月日: 2013-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] 分子システムとしてみた人工細胞 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原正
  • 学会等名: 第4回CIMoS(Research Center of Integrative Molecular Systems : 分子科学研究所)セミ ナー
  • 年月日: 2013-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Vesicular transport of depleted ingredients to a self-reproduced model protocell (2012)
  • 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: Sendai
  • 年月日: 20120513-18
  • 招待講演
• [学会発表] Giant Vesicle-based Sustainable Ptotocell (2012)
  • 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
  • 年月日: 2012-12-29
  • 招待講演
• [学会発表] セッション「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)」 "Sustainable Model of Giant Vesicle-based Protocell" (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅原正
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2012-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] Proposal of an Evolvable Protocell (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sugawara, et al.
  • 学会等名: 2nd Discussion Symposium on Artificial Life and Biomimetic Functional Materials
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2012-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] 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: 京都コルサ
  • 年月日: 2012-09-21
  • 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 (2012)
  • 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: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2012-05-23
  • 招待講演
• [学会発表] Manipulating Molecular Electronics Composed of Redox of Redox-active π-systems (2011)
  • 学会等名: The 11th European Conference of Molecular Electronics (ECME 2011)
  • 年月日: 20110907-10
  • 招待講演
• [学会発表] Plenary Lecture "Cross - π - conjugated TTF-based Donor Radical as a Building Block of Molecular Spintronics (2011)
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-14)
  • 年月日: 20110724-29
  • 招待講演
• [学会発表] Self-Reproduction of Giant Vesicle Combined with Amplification of Encapsulated DNA (2011)
  • 学会等名: International Conference"Engineering of Chemical Complexity" Mini-symposium 6 : "Nonequilibrium soft matter"
  • 発表場所: Harnack House, Berlin
  • 年月日: 20110704-08
  • 招待講演
• [学会発表] 「脂質生化学の新展開‐脂質機能に迫る新しい構成論的アプローチ‐」ベシクル型人工細胞への構成的アプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原正
  • 学会等名: 第84回日本生化学会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Inorganic Biology and Protocells : Engineergin Artifficial Life (2011)
  • 学会等名: Symposium on "Inorganic Biology and Protocells : Engineergin Artifficial Life"
  • 発表場所: University of Glasgow
  • 年月日: 2011-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Chemical Approach Towards a Protcell Model (2011)
  • 学会等名: Special Seminar
  • 発表場所: Minnesota University, Minneapolis
  • 年月日: 2011-07-29
  • 招待講演
• [図書] 超分子の化学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原正, 木村榮一編
  • 総ページ数: 211
  • 出版者: 裳華房
• [図書] 現代化学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田嘉昭, 菅原正
  • 総ページ数: 293
  • 出版者: NHK出版
• [図書] World Scientific, Constructive Approach Towards Protocells in Engineering of Chemical Complexity World Scientiffc 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
• [図書] "Magnetism Conductivity" in Multifunctional Molecu1ar Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T .Sugawara, A. Miyazaki
  • 総ページ数: 160
  • 出版者: Pan Stanford Pub
• [図書] 実験医学増刊 : 細胞を創る・生命システムを創る,第1章1「生体膜モデルから増殖型人工細胞へ-膜分子設計からのアプローチ」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原正, 他
  • 総ページ数: 26-40
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 神奈川大学理学部化学科の教員紹介
  • 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センター
  • URL: http://rcis.c.u-tokyo.ac.jp/index.html