2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
25103010
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
好村 滋行 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90234715)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 博司 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00514564)
芝 隼人 東京大学, 物性研究所, 助教 (20549563)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体膜 / 非平衡 / 相分離 / 化学反応 / ずり流動 / ラフト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では、理論とシミュレーションを駆使して、多成分生体膜の相分離現象やゆらぎを媒介とした非平衡ダイナミクスを探求し、最終的にはそのメソ構造形成を制御することを目的としている。
平成２６年度には、主に二成分脂質二重膜の緩和ダイナミクスについていくつかの研究成果を得た。我々は二種類の脂質からなる二重膜を「曲げ弾性をもった二成分流体」としてモデル化し、その動的挙動を調べた。膜外部の流体力学方程式と膜自身の流体力学方程式を連立させて解くことにより、膜の運動の緩和率を導出した。膜は曲げ弾性を持つとし、膜間では摩擦が生じると考える。また、膜の曲げによって脂質密度が平均の値からずれること（脂質密度と膜の曲げのカップリング）も考慮した。加えて我々は、二成分系に拡張するにあたり、膜内や膜間での脂質の相互作用の効果を導入した。計算の結果、五つの緩和モードを得た。そのうちの三つは、膜の曲げと結合した緩和モードであり、残りの二つは曲げとは結合しない。二成分に拡張したことによって、以前に得られていた緩和モードに加えて、新たに相互拡散に起因する二つの新たな緩和モードが現れる。特に、相分離臨界点近くにおいてはこれらのモードが他のモードに比べてはるかに遅い緩和モードとなることがわかった。
これ以外には、脂質二重膜におけるバディングのモデルの解析、化学反応による油滴の形態変化および空間拘束などによるベシクルの形態変化に関するシミュレーションを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２６年度の研究成果のうち、脂質二重膜のバディング、化学反応による油滴の形態変化、空間拘束などによるベシクルの形態変化については、すでに論文として公表している。二成分脂質二重膜の緩和ダイナミクスについても興味深い結果が得られつつあり、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度には、２６年度に引き続いて二成分脂質二重膜の緩和ダイナミクスについての検討を進める。特に、相分離点近傍において相互拡散モードがどのように振る舞うかを詳細に検討する。さらに、二重膜間で脂質分子の交換（フリップ・フロップ）が起こる場合や、脂質分子間で化学反応が起こる場合のダイナミクスを定式化して、それらにともなう緩和率の波数依存性を計算する予定である。また、生体膜上のタンパク質の吸着や、化学反応による生体膜の形態変化に関するシミュレーションも引き続き進める。
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