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

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24686086
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 島内 寿徳 岡山大学, その他の研究科, 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

研究実績の概要

本年度は最終年度につき，アミロイド形成抑制に資するバイオインターフェース設計指針に向けて、これまでの知見の体系化を進めた。
１）広範囲の脂質，合成高分子，ならびにリン脂質様高分子などを用いてバイオインターフェースを作製し，アミロイド形成挙動を比較した．その結果，ガングリオシドやセラミドなどの糖脂質はアミロイド形成を促進したが，柔らかい界面を構成した場合はアミロイド形成を遅延させることが見出された．柔らかい界面の構成条件の一つとして，界面で形成される水素結合ネットワークの安定性や水和水の含量が挙げられる．特に、２０種類以上の脂質組成のスクリーニングにより，膜界面近傍での水素結合安定性の評価法を確立した．その方法により，相分離性脂質膜界面がもっともアミロイドβとの相互作用が促進されることが見出された．
２）研究協力者との共同研究により，飛行時間型二次イオン質量分析法(ToF-SIMS)を用いて，アミロイドβの界面上における蓄積現象の可視化に成功し，界面の柔らかさが鍵因子の一つであることを見出した．さらにアミロイドβの界面への配向性は熱力学的には非静電的相互作用の一種である水素結合形成が支配因子であることを見出した．これらの知見に基づき，界面におけるアミロイドβの蓄積過程の制御がアミロイド形成抑制につながることが分かった．
このように，既往の生体由来脂質や合成高分子，脂質様高分子などを利用して，アミロイド形成抑制能を有するバイオインターフェースを設計するには，水素結合ネットワークの安定性が低く，水和水を多く有する界面を構成するとよいことが示唆された．以上の知見は，現在投稿論文を準備中である．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Relationship between the mobility of phosphocholine headgroup and the protein-liposome interacation: a dielectric sperctoscopic study (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Shimanouchi, Noriko Yoshimoto, Azusa Hiroiwa, Keiichi Nishiyama, Keita Hayashi, Hiroshi Umakoshi
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B 巻: 116 ページ: 343-350
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2013.07.028
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ToF-SIMS observation for evaluating the interaction between amyloid β and lipid membranes (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoka Aoyagi, Toshinori Shimanouchi, Tomoko Kawashima, Hideo Iwai
  • 雑誌名: Anal. Bioanal.Chem 巻: 407 ページ: 2859-2863
  • DOI: 10.1007/s00216-015-8527-3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Metal Affinity-Immobilized Liposome Chromatography and Its Basic Characteristics (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideo Nagami, Hiroshi Umakoshi, Takenori Kitaura, Gary Lee Thompson Ⅲ, Toshinori Shimanouchi, Ryoichi Kuboi
  • 雑誌名: Biochemical Engineering Journal 巻: 84 ページ: 66-73
  • DOI: 10.1016/j.bej.2013.12.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of Interfacial Property of Span 80 Vesicle, W/O Emulsion and Liposome (2014)
  • 著者名/発表者名: Keita Hayashi, Hiroshi Umakoshi, Toshinori Shimanouchi
  • 雑誌名: Solvent Extraction Research and Development, Japan 巻: 21 ページ: 103-110
  • DOI: 10.15261/serdj.21.191
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relationship of Fibril Growth Behavior of Amyloidgenic Proteins with Their Intra-Molecular Hydrogen Bonding Stablity (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Shimanouchi, Houng Thi Vu, Hiroshi Umakoshi, Yukitaka Kimura
  • 雑誌名: Proc. 2nd Int'l. Symp.Multscale Multiphase Process Engineering 巻: - ページ: 198-203
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質リゾチウムにおける結晶化条件とアミロイド形成条件の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○島内寿徳, 白髭勇季, 木村幸敬
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 「アミロイドβタンパク質の脂質平面膜への蓄積特性と線維形成挙動の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○岩村美樹, 島内寿徳, 秋山央子, 平林義雄, 木村幸敬
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] アミロイド性タンパク質の線維性凝集構造に及ぼす脂質膜界面の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島内寿徳, ○佐野泰洋, 岩村美樹, 秋山央子, 平林義雄, 木村幸敬
  • 学会等名: 化学工学会中国四国支部 大学院生発表会
  • 発表場所: 広島RCC文化センター
  • 年月日: 2014-12-05 – 2014-12-05
• [学会発表] アミロイド形成に及ぼすコレステロールの糖修飾効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島内寿徳, ○佐野泰洋, 岩村美樹, 秋山央子, 平林義雄, 木村幸敬
  • 学会等名: 膜シンポジウム2014
  • 発表場所: 神戸大学百年記念館
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] アミロイドβタンパク質の脂質膜への分配挙動に及ぼす界面物性の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島内寿徳, ○岩村美樹, 木村幸敬
  • 学会等名: 膜シンポジウム2014
  • 発表場所: 神戸大学百年記念館
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] Relationship of Fibril Growth Behavior of Amyloidgenic Proteins with Their Intra-molecular Hydrogen Bondig Stability (2014)
  • 著者名/発表者名: ○Toshinori Shimanouchi, Yuki Takahashi, Koji Deguchi, Yukitaka Kimura
  • 学会等名: 2014 The 2nd Asia-Pacific Conference on Life Science and Engineering
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-23
• [学会発表] Impurity Effect of Furfural Derivatives on Amyloid Fibril Formation of Protein from Alzheimer's Disease (2014)
  • 著者名/発表者名: ○Toshinori SHIMANOUCHI, Kohei TAKASHIMA, Miki IWAMURA, Yukitaka KIMURA
  • 学会等名: 分離技術国際会議 ICSST14
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] Accumulation Behavior of Amyloid Protein on Lipid Planar Membrane (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori SHIMANOUCHI, ○Miki IWAMURA, Yukitaka KIMURA
  • 学会等名: 分離技術国際会議 ICSST14
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] Nucleation of Amyloid Fibrils on Lipid Planar Membranes (2014)
  • 著者名/発表者名: ○Toshinori Shimanouchi, Miki Iwamura, Yukitaka Kimura
  • 学会等名: Joint Congress of ACTS-2014 and CGOM11
  • 発表場所: Nara Kokaido
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-20
• [学会発表] Engineering Science of Molecular Assemblies for Eco-Friendly Molecular Conversion and Separation Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: ○Toshinori Shimanouchi, Yukitaka Kimura
  • 学会等名: Symposium on Development of Liposome Engineering
  • 発表場所: Hiroshima International Hotel
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-12
  • 招待講演
• [学会発表] 人工細胞膜上におけるアミロイド性タンパク質の蓄積と線維形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: ○島内寿徳
  • 学会等名: iTEX兼創薬実践道場講演会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-06-06 – 2014-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] 異常集積の抑制を目指したタンパク質の脂質膜界面への蓄積挙動の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: ○島内寿徳, 岩村美樹, 木村幸敬, 青柳里果
  • 学会等名: 分離技術会年会2014
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 脂質膜上におけるアミロイドβタンパク質の線維形成挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島内寿徳, ○岩村美樹, 木村幸敬
  • 学会等名: 分離技術会年会2014
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [備考] 環境プロセス工学研究室
  • URL: http://www.process.ecm.okayama-u.ac.jp/index.html