| 研究課題/領域番号 |
25400434
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
山田 悟史 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (90425603)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 表面・界面物性 / 自己組織化 / 量子ビーム / ナノ材料 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、生体膜を構成する主要な成分であるリン脂質が形成するナノディスクに着目し、機能性を付与した薄膜である交互積層膜(Layer-by-layer film)の作成を目的とする。そのためは、リン脂質ナノディスクの構造形成メカニズムおよび基板上での積層メカニズムを理解することが重要であり、この知見に基づいて交互積層膜の作成といった応用研究に着手する。この目的を達成するために、昨年度までの研究では（１）ナノディスク水溶液を基板と接触させた際の吸着挙動を中性子反射率法、および原子間力顕微鏡によって観察し、ナノディスク自体の電荷よりも基板の表面修飾の影響が大きいことを明らかにした。（２）基板表面に積層したリン脂質二重膜の積層構造を水和させた際の膨潤・剥離挙動を中性子反射理法で観察し、塩化カルシウムの添加によって膜間距離が無限遠に発散する剥離転移を伴いながら膨潤・剥離していくことを明らかにした。
これに対し、本年度の研究では交互積層膜に代わる機能性リン脂質になると期待できる重合可能なリン脂質膜の基板上積層膜について斜入射X線小角散乱実験を行った。この実験では重合可能なリン脂質の割合を変化させ、吸湿により膜間に貯蔵される水の量と膜の揺らぎとを評価することが出来、約50%を境に吸湿できる割合と面内揺らぎの相関長が大きく変化することが明らかになった。
また、これと平行してリン脂質ナノディスクを加熱することで形成される直径数十nmの単層膜ベシクルを細胞内小胞のモデルとして利用し、弓状のドメインを有するタンパク質FBP17との相互作用を中性子小角散乱で評価した。このタンパク質は細胞膜に吸着する際に細胞膜を変形させることが知られており、膜の曲率が吸着・変形に与える影響についての理解が深まった。
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| 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
当初の目的であった、リン脂質ナノディスクの交互積層膜の作成については、電荷の効果により単純積層するという方法が困難であることが明らかになり、この点については大きなマイナスであった。一方、塩化カルシウムを加えることによってリン脂質積層膜の剥離挙動を制御するという点に関しては成功を収めた他、リン脂質ネットワークに関する研究やリン脂質ナノディスクを細胞内小胞のモデルとして利用することにも成功しており、概ね順調に研究は進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
リン脂質ネットワークに関する研究は一通りデータを取得したので、今年度はこれを解析し、必要に応じて追加実験を行う。FBP17の吸着挙動に関する研究については追加データの取得が必要であるためこれを継続する。実験に必要な機器はおおよそ購入済みであるため、今年度必要なのは少額の消耗品程度で、継続実験と共にこれまでの結果を論文化する作業を進めていく。
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