脂質ラフト構造をもつ人工細胞膜の構築と分子情報変換

脂筏结构人工细胞膜的构建及分子信息转换

• 批准号: 20034035
• 负责人: 菊池 純一
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20034035/
• 关键词: 脂質ラフト; 人工細胞膜; 分子情報変換; セラソーム; 二分子膜

本研究では、生体の情報伝達系においてみられる受容体と酵素間の機能の連携に着目し、情報の伝達を外部信号によって制御できる人工細胞の開発を目的とした。得られた成果は以下のとおりである。1. 我々が開発した有機-無機ハイブリッド人工細胞膜であるセラソームに、細胞の情報伝達においてその重要性が指摘されている脂質ラフトの概念を導入することで、ドメイン構造をもつ人工細胞膜を作製した。また、微視的粘性の違いを反映して脂質ラフトドメインを可視化できる蛍光センサー分子を新たに開発した。さらに、光応答性のコレステロール誘導体を用いて、脂質ラフトドメインの光シグナルによる構造制御が可能であることを示した。2. 光応答性のジェミニペプチド脂質を人工受容体に用いて、この受容体と酵素を脂質二分子膜に自己集積化した。その結果、光シグナルを人工受容体が認識し、その応答をメディエーターである金属イオンを介して酵素に伝えることで酵素活性を制御する分子情報変換システムが構築できることを明らかにした。3. 人工細胞膜上での人工受容体から酵素へ分子情報の伝達が、膜融合によって制御できる分子集積システムを開発した。膜融合は、DNAシグナルが脂質二分子膜表面に相互作用することで誘起され、その結果として起こる膜の相状態の変化が人工受容体のメディエーター認識能に影響を及ぼすことで、酵素活性のスイッチングにつながることを明らかにした。以上の結果は、脂質ラフトドメインに人工受容体と酵素を集積したり、そこで起こる分子情報変換を膜融合などの脂質膜マトリックスの動的挙動によって制御することができる高次の人工細胞システムの構築が可能であることを示すものである。

The purpose of this study is to investigate the interaction between receptors and enzymes in the information transmission system of organisms and to control the development of artificial cells. The results are below. 1. We have developed organic-inorganic hybrid artificial cell membranes, and the importance of cell information transmission. We have introduced the concept of lipid molecules into the production of artificial cell membranes. The viscosity of the Weishi app is reflected in the visualization of lipid molecules and the development of new molecules. This paper shows that the structure of lipid molecules is possible in the application of lipid molecules to optical molecules. 2. Photoreactive enzymes are used in the accumulation of lipid in artificial receptors and lipid membranes. As a result, the artificial receptor is recognized and the enzyme activity is controlled. 3. Artificial receptors on artificial cell membranes contain enzyme molecules and information, membrane fusion, and molecular assembly systems. Membrane fusion is the result of the interaction between lipid molecules and DNA molecules on the surface of the membrane. The phase change of the membrane affects the cognitive function of the artificial receptor and the enzyme activity. These results indicate that it is possible to construct a high-level artificial cell system by integrating lipid receptors and enzymes, transforming molecular information, fusing lipid membranes, and controlling the movement of lipid receptors.

项目成果

A Photo-responsive Cholesterol Capable of Inducing a Morphological Transformation of the Liquid-Ordered Microdomain in Lipid Bilavers

一种能够诱导脂质双体中液体有序微区形态转变的光响应胆固醇

• 发表时间: 2008
• 期刊: Colloid Poly. Sic. 286
• 作者: 鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成;鍔木基成(Motonari Tsubaki);Kazuma Yasuhara;Kazuma Yasuhara
• 通讯作者: Kazuma Yasuhara

Fluorescent sensor responsive to local viscosity and its application to the imaging of liquid-ordered domain in lipid membranes

• DOI: 10.1016/j.colsurfb.2008.08.004
• 发表时间: 2008-11-15
• 期刊: COLLOIDS AND SURFACES B-BIOINTERFACES
• 影响因子: 5.8
• 作者: Yasuhara, Kazuma;Sasaki, Yoshihiro;Kikuchi, Jun-ichi
• 通讯作者: Kikuchi, Jun-ichi

Construction of Artificial Cell Membranes having Lipid Microdomains for Molecular Information Processing

用于分子信息处理的具有脂质微域的人工细胞膜的构建

• 发表时间: 2008
• 作者: 鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成(Motonari Tsubaki);鍔木基成;鍔木基成(Motonari Tsubaki);Kazuma Yasuhara;Kazuma Yasuhara;Masaru Mukai;Kazuma Yasuhara
• 通讯作者: Kazuma Yasuhara

Propagation and amplification of molecular information using a photoresponsive molecular switch

• DOI: 10.1080/10610270802468439
• 发表时间: 2009-01-01
• 期刊: SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY
• 影响因子: 3.3
• 作者: Mukai, Masaru;Maruo, Kohei;Suda, Tatsuya
• 通讯作者: Suda, Tatsuya