相分離ベシクルの張力誘起構造転移と単分子膜結合挙動

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23740316
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 濱田 勉 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (40432140)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 生体膜 / 相分離 / 脂質ラフト / ベシクル

研究概要

シグナル伝達や物質輸送の機能に関わる細胞膜ドメインの物理化学的性質の解明を行った。浸透圧により人工細胞膜の張力を変化させ、膜ドメインの構造変化を光学顕微鏡で観察した。張力が増加するにつれ、膜面が分離しドメインが生じることを発見した。これにより、膜の張力変化が、細胞膜ドメインの構造を調節する重要な制御因子であることが分かった。加えて、人工細胞膜とナノ粒子の相互作用の観察を行った。粒子サイズ200nmを境に、小さい粒子はドメインに、大きい粒子は周囲のドメイン以外の領域に選択的に吸着することを発見した。この成果は、ナノ物質の生体や人体に対する影響を客観的に評価する基準として応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Endo- and Exocytic Budding Transformation of Slow-Diffusing Membrane Domains Induced by Alzheimer's Amyloid Beta (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Morita, T. Hamada, M. C. Vestergaard, M. Takagi
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 16 ページ: 8773-8777
  • DOI: 10.1039/C4CP00434E
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工細胞システムの創成と構造制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉、市川正敏
  • 雑誌名: 生化学 巻: Vol.86, No.2 ページ: 209-213
• [雑誌論文] Dynamical formation of lipid bilayer vesicles from lipid-coated droplets across a planar monolayer at an oil/water interface (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, T. Yamanaka, S. Kato, T. Hamada, M. Takagi, M. Ichikawa, K. Yoshikawa
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 9 ページ: 9539-9547
  • DOI: 10.1039/C3SM51766G
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of oxysterols on the interaction of Alzheimer's amyloid beta with model membranes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Thi Thanh Phan, T. Hata, M. Morita, T. Yoda, T. Hamada, M. C Vestergaard, M. Takagi
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta, Biomembr 巻: 1828 ページ: 2487-2495
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2013.06.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane fusion and vesicular transformation induced by Alzheimer's Amyloid beta (2013)
  • 著者名/発表者名: M. C. Vestergaard, M. Morita, T. Hamada, M. Takagi
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta, Biomembr 巻: Vol.1828 ページ: 1314-1321
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2013.01.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ粒子-生体膜相互作用の解析 : 細胞サイズリポソームを用いた物理化学的アプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 雑誌名: BIO INDUSTRY, 特集「ナノメディシン最前線」 (シーエムシー出版) 巻: Vol.30, No.6 ページ: 48-53
• [雑誌論文] 脂質膜はナノ物質をサイズ依存的に識別する (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 雑誌名: 生物物理 巻: Vol.53, No.4, Vol.53, No.4 ページ: 210-211
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/biophys/53/4/53_210/_pdf
• [雑誌論文] Size-dependent partitioning of nano/micro-particles mediated by membrane lateral heterogeneity (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, M. Morita, M. Miyakawa, R. Sugimoto, M. C. Vestergaard, M. Takagi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: Vol.134 ページ: 13990-13996
  • DOI: 10.1021/ja301264v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-Sized Liposomes and Droplets : Real-World Modeling of Living Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, K. Yoshikawa
  • 雑誌名: Materials 巻: Vol.5 ページ: 2292-2305
  • URL: http://www.mdpi.com/1996-1944/5/11/2292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicochemical profiling of surfactant-induced membrane dynamics in a cell-sized liposome (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, H. Hagihara, M. Morita, M. C. Vestergaard, Y. Tsujino, M. Takagi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: Vol.3 ページ: 430-435
  • DOI: 10.1021/jz2016044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion Permeation by a Folded Multiblock Amphiphilic Oligomer Achieved by Hierarchical Construction of Self-Assembled Nanopores (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Muraoka, T. Shima, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, K. V. Tabata, H. Noji, K. Kinbara
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: Vol.134 ページ: 19788-19794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective localization of Alzheimer's amyloid beta in membrane lateral compartments (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Morita, T. Hamada, Y. Tendo, T. Hata, M. C. Vestergaard, M. Takagi
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: Vol.8 ページ: 2816-2819
  • DOI: 10.1039/C2SM07185A
  • 査読あり
• [雑誌論文] ジャイアントリポソームを用いた細胞機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 雑誌名: 薬剤学 巻: Vol.72, No.4 ページ: 211-214
• [雑誌論文] Lateral phase separation in tense membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, Y. Kishimoto, T. Nagasaki, M. Takagi
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: Vol.7 ページ: 9061-9068
  • DOI: 10.1039/C1SM05948C
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞モデル膜小胞の時空間ダイナミクスと機能制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Synthetic cellular membrane systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Hamada
  • 学会等名: 情報計算化学生物学会2013年大会
  • 発表場所: タワーホール船堀、東京都
  • 年月日: 2013-10-29
• [学会発表] Organization and manipulation of a biomimetic soft interface (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Hamada
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Materials Science 2013
  • 発表場所: 北陸先端科学技術大学院大学、石川県
  • 年月日: 2013-10-17
• [学会発表] Membrane lateral heterogeneity mediates the partitioning of nanocolloids in a size-dependent manner (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Hamada
  • 学会等名: International Workshop "From Soft Matter to Protocell
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] 人工細胞の創出に向けた脂質膜インターフェース設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会シンポジウム「バイオ(ミメティック)インターフェースにおける分子膜科学の最前線」
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] 人工細胞の設計 -細胞の動的機能を人工的に創り出す- (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: バイオ・高分子研究会
  • 発表場所: 加賀温泉、石川県
  • 年月日: 2013-09-14
• [学会発表] 膜機能システムの人工構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会 シンポジウム「生体膜の動態から見える新たな膜生物学」
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] 膜の動態システムを設計する (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: サントリー生命科学財団・生物有機科学研究所シンポジウム「生体膜における生命現象解明の新展開」
  • 発表場所: サントリー生物有機化学研究所、大阪府
  • 年月日: 2013-07-17
• [学会発表] 人工脂質膜を用いたナノ粒子- 生体膜相互作用の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: メディショナルナノテク研究会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 2013-06-28
• [学会発表] 脂質膜へテロ界面はナノ物質をサイズ依存的に識別する (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Photo-induced morphological transition of lipid vesicles (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Hamada
  • 学会等名: Phase Transition Dynamics in Soft Matter
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-02-20
• [学会発表] 相分離膜面におけるナノコロイド挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉、宮川真紀代、Le Thi Minh Phuc、森田雅宗、高木昌宏
  • 学会等名: 日本物理学会・2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ヘテロな脂質膜界面におけるナノ粒子挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉、宮川真紀代、Le Thi Minh Phuc、森田雅宗、高木昌宏
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] ヘテロな脂質膜界面におけるナノコロイド挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱田勉、森田雅宗、宮川真紀代、Le Thi Minh Phuc、高木昌宏
  • 学会等名: 第1回ソフトマター研究会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 2011-08-04
• [図書] "Lipids, Cholesterol, and Oxidized Cholesterol in Alzheimer Amyloid Beta-Mediated Neurotoxicity" Metabolic syndrome and neurological disorders (2013)
  • 著者名/発表者名: M. C. Vestergaard, M. Morita, T. Hamada, M. Takagi
  • 総ページ数: 63-178
  • 出版者: Wiley
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/hamada/