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2012 年度 実績報告書

アミロイド形成に学ぶ,タンパク質修復動作を有したバイオインターフェースの設計開発

研究課題

研究課題/領域番号 24686086
研究種目

若手研究(A)

研究機関岡山大学

研究代表者

島内 寿徳  岡山大学, 大学院・環境生命科学研究科, 准教授 (10335383)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードバイオインターフェース / アミロイド / 生体膜 / タンパク質 / メンブレンチップ / 生体膜晶析
研究概要

アミロイド形成やそれに類するタンパク質の構造異常化を誘発しないようなバイオインターフェースの設計指針を得るため,以下の点について検討する.
・人工細胞膜界面を作成し,膜界面の相状態などを検討する.次に,タンパク質に対する応答挙動がアミロイド形成環境に有利であるかを検討する.そのために,アミロイド形成過程と膜界面の動的変化を検討する.
・上記で検討した人工細胞膜を,透析膜モジュールに表面修飾し,アミロイド性タンパク質の吸着,アミロイド形成過程を評価する.
以上を総括して,医療用デバイスのためのバイオインターフェースの設計指針を提案する.まずは,H24年度においては以下の検討を進めた.
1.タンパク質に対する人工細胞膜界面の動的応答挙動の解析
タンパク質と膜成分との特異的な相互作用であるかを検討するため,誘電分散解析(DDA)法を用いた.DDA法は膜界面の運動状態を解析できる.これにより,Aβ導入後の界面の運動状態の時間変化情報を得てで膜界面の運動性の変化を結びつけて議論した.ここでは人工細胞膜界面として脂質膜を利用した.その結果,Aβが脂質膜に配向し,アミロイド形成に有利な構造変化を誘起する事が分かった.
2.アミロイド形成(核形成・伸長)の分子論的検討
水晶振動子(QCM)法(既設)によるタンパク質の脂質膜への配向性を検討した.QCM電極上に脂質膜群を表面修飾し,タンパク質を添加すると,その吸着量から脂質膜へのタンパク質の吸着量を測定可能であったさらに,吸着量がタンパク質の分子内水素結合安定性と対応している事が分かり,不安定なタンパク質ほど脂質膜上における核形成が速くなる傾向がある事が見出された.

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

2012年10月1日より大阪大学大学院基礎工研究科から岡山大学大学院環境生命科学研究科に異動したため,実験設備の移転作業や大型装置の購入・納品時期を後倒し(納品は2013年3月)になったため,一部の研究項目については開始が遅れてしまった.それ以外の検討項目については順調に予定を終える事ができたので,現時点では進捗状況としては(2)に該当すると考えている.

今後の研究の推進方策

所属機関の異動に伴い,研究開始が遅れた検討項目については現在優先的に遂行している.特に全反射蛍光顕微鏡の納品が2013年3月に後倒しになったため,本機器による検討項目を最優先に進める.また,Aβと脂質膜との相互作用部位の原子論的検討については,TOF-SIMSなどの学外専門協力者との研究により予定通り進めている.舞台的には以下の項目を中心に検討を薦める.
1.全反射蛍光顕微鏡による、Aβのアミロイド形成に有利(不利)な人工細胞膜の構造的条件の絞り込み
2.TOF-SIMSによりAβ(および線維)の配向面を決定する.
3.各種分光装置を用いたAβ(および線維)と脂質膜との相互作用の分子論的描像の確立
これらの知見を集約して,Aβのアミロイド形成(特に核形成)機構の詳細を明らかにする.

次年度の研究費の使用計画

平成25年度の検討項目に必要な以下の経費を見込んでいる.
1.人工細胞膜作成装置(スピンコーター)の購入.2.アミロイドβなどのアミロイド性タンパク質や脂質.ポリマーなどの購入,3.メンブレンチップ作成費用(電極材料やリボソーム固定化用の化学試薬全般),4.アミロイドの物性評価や相互作用機構の原子/分子論的検討のためのTOF-SIMSや走査型TEMの測定依頼.これらは複数回の依頼を考えている.5.得られた研究成果を国内外の複数の学会にて発表する予定であり,そのための旅費を計上している.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Enhanced Cytotoxicity for Colon 26 Cells Using Doxorubicin-Loaded Sorbitan Monooleate (Span 80) Vesicles2013

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, T. Tatsui, T. Shimanouchi, H. Umakoshi
    • 雑誌名

      Int'l. J. Biol. Sci.

      巻: 9 ページ: 142-148

    • DOI

      10.7150/ijbs.5453

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Liposome Membranes against Disaggregation of Amyloid βFibrils by Dopamine2013

    • 著者名/発表者名
      Vu Thi Huong, Toshinori Shimanouchi, Daisuke Ishikawa, Tadaharu Matsumoto, Hisashi Yagi, Yuji Goto, Hiroshi Umakoshi, Ryoichi Kuboi
    • 雑誌名

      Biochem. Eng. J.

      巻: 71 ページ: 118-126

    • DOI

      10.1016/j.bej.2012.12.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth Behavior of Giant Vesicles with Electroformation Method : Effect of Proteins on Swelling and Deformation2013

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Shimanouchi, Hiroshi Umakoshi, Ryoichi Kuboi
    • 雑誌名

      J. Coll. Int. Sci.

      巻: 394 ページ: 269-276

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2012.11.046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth Behavior of AβProtofibrils on Liposome Membranes and Their Membrane Perturbation Effect2013

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Shimanouchi, Keiichi Nishiyama, Azusa Hiroiwa, Huong Thi Vu, Nachi Kitaura, Hiroshi Umakoshi, Ryoichi Kuboi,
    • 雑誌名

      Biochem. Eng. J.

      巻: 71 ページ: 81-88

    • DOI

      10.1016/j.bej.2012.11.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane fusion mediated by phospholipase C under endosomal pH conditions2013

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Shimanouchi, Hidenori Kawasaki, Makoto Fuse, Hiroshi Umakoshi, Ryoichi Kuboi
    • 雑誌名

      Coll. Surf. B

      巻: 103 ページ: 75-83

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2012.10.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formatin of Spherulitic Amyloid β Aggregate by Anionic Liposomes2012

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Shimanouchi, Naoya Shimauchi, Ryo Ohnishi, Nachi Kitaura, Hiroshi Umakrishi, Ryoichi Kuboi
    • 雑誌名

      Biophys. Biochem. Res. Comn.

      巻: 426 ページ: 165-171

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2012.07.107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secondary Nucleation of Amyloid Fibrils on Liposome Membranes2012

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Shimanouchi, Nachi Kitaura, Ryo Onishi, Hiroshi Umakoshi, Ryoichi Kuboi
    • 雑誌名

      AIChE Journal

      巻: 57 ページ: 3625-3632

    • DOI

      10.1002/aic.13772

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membranomeを基盤とするBio-Inspired膜へのアプローチ2012

    • 著者名/発表者名
      馬越 大, 島内 寿徳, 菅 恵嗣
    • 雑誌名

      膜

      巻: 37 ページ: 264-269

    • DOI

      10.1002/aic.13772

  • [雑誌論文] リポソーム固定化技術によるメンブレノミクス研究2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 52(3) ページ: 154-155

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工細胞膜上におけるアミロイド形成2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 北浦 奈知, 馬越 大, 久保井 亮一
    • 雑誌名

      表面科学

      巻: 33 ページ: 40-46

    • 査読あり
  • [学会発表] 不均一膜組成を有する巨大ベシクルを用いたアミロイド形成現象の直接観察2013

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 高谷 勇輝, 馬越 大
    • 学会等名
      化学工学会年会
    • 発表場所
      大阪大学(豊中キャンパス)
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] 異相界面におけるタンパク質の秩序構造制御~アミロイド形成を例に2013

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳
    • 学会等名
      第2回化学生命工学専攻談話会
    • 発表場所
      東京大学(本郷キャンパス)(招待講演)
    • 年月日
      2013-02-02
  • [学会発表] 脂質分子からなるダイナミックな界面へのタンパク質の分配特性2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 林 啓太, 馬越 大
    • 学会等名
      溶媒抽出学会
    • 発表場所
      石川県文化会館
    • 年月日
      20121126-20121127
  • [学会発表] リポソーム膜によるアミロイドの微視的構造への影響2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 北浦 奈知, 馬越 大
    • 学会等名
      膜シンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      20121106-20121107
  • [学会発表] リポソームによるアミロイドの微視的構造の評価と制御2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 北浦 奈知, 嶋内 直哉, 馬越 大, 久保井 亮一
    • 学会等名
      化学工学会秋季大会
    • 発表場所
      東北大学(川内キャンパス)
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] アミロイド形成に及ぼすリポソーム/銅(II)の影響2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 北浦 奈知, 大西 諒, 馬越 大, 久保井亮一
    • 学会等名
      分離技術会年会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      20120601-20120602
  • [学会発表] リポソーム膜により誘導されるAβ/Cuアミロイドのアスコルビン酸酸化酵素様活性2012

    • 著者名/発表者名
      島内 寿徳, 大西 諒, 北浦 奈知, 馬越 大
    • 学会等名
      膜学会年会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      20120508-20120509

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公開日: 2014-07-16  

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