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2014 年度 実績報告書

生体膜における不均一構造のダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 24540439
研究機関首都大学東京

研究代表者

好村 滋行  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90234715)

研究分担者 関 和彦  独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, その他 (60344115)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード生体膜 / 膜タンパク質 / ブラウン運動 / 異常拡散
研究実績の概要

本研究では、多成分生体膜における動的な不均一構造の物理的起源を調べることを目的としている。平成27年度には、主に脂質二重膜のバディングについての研究を行った。細胞はバディング(出芽)によって分裂や増殖をするため、その物理化学的なメカニズムを解明することは重要である。我々は二成分の脂質二重膜を考え、膜内のドメインによって誘起されるバディングのモデルを提唱した。バディングを記述するエネルギーとして、(i)ドメインの曲率弾性エネルギー(曲げ剛性率に比例)、(ii)ドメインの境界で働く線エネルギー(線張力に比例)、(iii)二重膜の相分離エネルギーの三つの寄与を考慮した。また、重要な仮定として、それぞれの単層膜の自発曲率は、二種類の脂質分子の濃度差に対して線形的に依存するとした。ドメインの形状としては、平坦、不完全バディング、完全バディングの三状態を想定した。全自由エネルギーをドメインの曲率(球面の一部と仮定)について最小化し、最終的には共通接線法によって、換算温度と平均濃度を変数とする相図を作成した。いくつかのパラメータについて相図を計算した結果、二枚の単層膜間の濃度の非対称性によってバディングが誘起されることがわかった。また、あるパラメータ範囲では、一次転移と二次転移が連続的につながる三重臨界点や、三重点の存在が予測される。
これ以外にも、積層脂質膜における相分離の連動性のシミュレーションを行い、膜間の相互作用が非常に弱い極限であっても、ドメイン間に強い相関が生まれることを示した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Budding of domains in mixed bilayer membranes2015

    • 著者名/発表者名
      J. Wolff, S. Komura, and D. Andelman
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 91 ページ: 012708 (10pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.91.012708

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Physical aspects of heterogeneities in multi-component lipid membranes2014

    • 著者名/発表者名
      S. Komura and D. Andelman
    • 雑誌名

      Adv. Coll. Int. Sci.

      巻: 208 ページ: 34-46

    • DOI

      10.1016/j.cis.2013.12.003

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural rheology of focal conic domains: a stress-quench experiment2014

    • 著者名/発表者名
      S. Fujii, S. Komura, and C.-Y. D. Lu
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 10 ページ: 5289-5295

    • DOI

      10.1039/c4sm00146j

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural rheology of the smectic phase2014

    • 著者名/発表者名
      S. Fujii, S. Komura, and C.-Y. D. Lu
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 7 ページ: 5146-5168

    • DOI

      0.3390/ma7075146

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Charge-induced phase separation in lipid membranes2014

    • 著者名/発表者名
      H. Himeno, N. Shimokawa, S. Komura, D. Andelman, T. Hamada, and M. Takagi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 10 ページ: 7959-7967

    • DOI

      10.1039/c4sm01089b

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 積層脂質膜における相分離の連動性2015

    • 著者名/発表者名
      星野拓馬,好村滋行,David Andelman
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 二成分脂質二重膜の緩和ダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      岡本隆一,兼森優一,好村滋行,Jean-Baptiste Fournier
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 静電効果と脂質の相転移の結合を取り入れた荷電脂質膜の相分離2015

    • 著者名/発表者名
      下川直史,姫野泰輝,濱田勉,高木昌宏,好村滋行,David Andelman
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 二成分脂質二重膜の緩和モード2014

    • 著者名/発表者名
      兼森優一,岡本隆一,好村滋行
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] 積層脂質膜におけるドメインの成長ダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      星野拓馬,好村滋行,David Andelman
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [備考] 好村滋行のソフトマター研究

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/shigekomura/

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公開日: 2016-06-01  

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