Structure formation of membranes in nonequilibrium

非平衡状态下膜的结构形成

• 批准号: 21K03481
• 负责人: 野口 博司
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03481/
• 关键词: 曲率誘導タンパク質; 反応拡散波; シミュレーション; 生物物理; ソフトマター

非平衡下で生体膜がとる多様な形状変化、パターン形成を明らかにするのが本研究課題の目的である。今年度は、曲率誘導タンパク質および、その制御因子の膜への吸着、膜上の拡散が引き起こす現象について反応拡散方程式と膜変形をカップルさせた計算を行い、膜チューブ上を伝搬する興奮波について調べた。膜変形速度を波の伝搬速度に比べて速くしていくと、膜変形による興奮波の消失が起こるようになり、さらに速くすると、興奮波がまた伝播するようになることがあることを明らかにした。また、興奮波により、球状のコブが生じる条件や波の分裂が起こる条件も明らかにした。膜チューブのネットワークでは、膜分岐での波の分裂、衝突による波の対消滅が起こる。興奮波の消失による波の逆走など、膜変形による伝搬経路の変更も見られた。この他に、平衡、および、非平衡下での３成分系において、市松模様とカゴメ格子状の膜ドメインが形成する条件をメッシュレス膜模型を用いたシミュレーションにより、明らかにした。生体膜を挟む液体間で、曲率誘導タンパク質の濃度差がある場合、膜への吸着脱離を介した流れが生じる。また、膜チューブ形成における曲率誘導タンパク質の天然変性領域の影響も調べた。天然変性領域は、膜に自発曲率を与えるとともに、タンパク質間、および、タンパク質集合体間に斥力を与えることを明らかにした。また、全原子分子動力学計算により、３種類の超長鎖脂肪酸の二重膜内での振る舞いも明らかにした。

Under the condition of non-equilibrium, the shape of the biological membrane is changed, and the shape is formed. The purpose of this study is to understand. This year, the curvature control factor, the absorption of the film, the dispersion of the film, the inverse equation of the film, the shape of the film, the calculation of the calculation, the movement of the film, the wave on the film, the equation of the equation, the shape of the film, the shape of the film. The speed of the film is higher than that of the speed, the shape of the membrane, the speed of the wave, the speed, the speed, the speed. The condition is that the wave splits, the condition is clear, and the condition is clear. The membrane bifurcations are divided, the waves are split, and the waves are dissipated. The waves disappear, the waves go in the opposite direction, and the membrane is shaped to move the road. In the case of other, balanced, unbalanced, non-equilibrium, there are three components in the system, such as lattice membrane, lattice membrane, lattice The biofilm is sensitive to liquid, curvature, absorption, desorption and flow. The effect of the film on the curvature of the film is closely related to the natural sexual field. In the field of natural properties, the self-curvature of the film and the temperature, temperature, The vibrating dance in the double film of super-long fatty acids, such as iron, all-atomic molecular dynamics calculation and so on, is very important.

项目成果

BarcelonaTech(スペイン)

巴塞罗那理工大学（西班牙）

Membrane domain formation induced by binding/unbinding of curvature-inducing molecules on both membrane surfaces

通过两个膜表面上的曲率诱导分子的结合/解除结合诱导膜域形成

• DOI: 10.1039/d2sm01536f
• 发表时间: 2023
• 期刊: Soft Matter
• 影响因子: 3.4
• 作者: Noguchi Hiroshi

Pattern Formation of Biomembrane Induced by Reaction-diffusion Dynamics of Curvature-inducing Proteins

曲率诱导蛋白的反应扩散动力学诱导的生物膜图案形成

• DOI: 10.2142/biophys.62.338
• 发表时间: 2022
• 期刊: Seibutsu Butsuri
• 作者: R. Mikami;T. Kikkawa;Y. Sasaki;H. Orihara;野口博司，爲本尚樹
• 通讯作者: 野口博司，爲本尚樹

天然変性領域を持つ曲率誘導タンパク質による膜変形

具有自然变性区域的曲率诱导蛋白导致膜变形

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Ichioka;Y. Sera;T. Ueda;H. Adachi;野口博司
• 通讯作者: 野口博司

Excitable reaction-diffusion waves of curvature-inducing proteins on deformable membrane tubes

可变形膜管上曲率诱导蛋白的兴奋反应扩散波

• DOI: 10.1103/physreve.106.024403
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: 樹神克明、山内宏樹;本田孝志、社本真一;井川直樹、池田一貴; 大友季哉;N. Tamemoto and H. Noguchi
• 通讯作者: N. Tamemoto and H. Noguchi