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ジャイアントリポソームに細胞骨格タンパク質を作用させると、タンパク質が重合することにより、リポソームが膜突起形成などの変形を起こすことが知られている。この現象を工学的に応用し、アメーバ型分子ロボットの実現を目指す研究を行った。本年度は、前年度に引き続いて、有限要素法を用い、ガラス等の基板に接着したリポソーム内部で微小管やアクチン等のタンパク質が伸長した場合のリポソーム変形の数値シミュレーションを行った。その結果、マウンド状または円盤状のリポソームが、上部から見てレモン型や、より多数の突起の出た形態に変形することが確認できた。また、端緒的ではあるが、動的変形のシミュレーションにも挑戦した。これらの結果は、アメーバ型分子ロボットの実現可能性を示唆するものである。しかし、基板に張付いたリポソーム中でタンパク質を伸長させる実験に関しては、シミュレーション結果と良く似た形態が観測されているものの、安定した形態を得ることが難しく、数値シミュレーション結果と実験との比較は不十分であった。一方、負電荷を持つ脂質を含むリポソームを電解液にさらすと、細い膜チューブが伸びるなどの変形を起こすことが知られている。その要因を理論的に解明するため、膜弾性、膜電荷、溶液中の電解質の分布を考慮した数値計算を行い、実験的に妥当なパラメータで、静電気効果によりチューブが形成される場合があることを示した。タンパク質による変形と組み合わせることにより、分子ロボットへの応用の可能性がある。
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