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発光デバイスを用いた膜タンパク質アクティブ輸送制御

使用发光装置主动控制膜蛋白

基本信息

批准号：
20656003
负责人：
宇治原徹
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656003/
关键词：
脂質二重膜半導体デバイス相分離構造

项目摘要

本研究では、局所発光制御可能なドットマトリクス型半導体発光デバイスを用い、その上に膜タンパク質を含んだ脂質二重膜を形成することで、相分離構造(ラフト構造)を介した膜タンパク質輸送・凝集のアクティブ制御の実現を目指した。具体的には半導体・生体膜ハイブリッドデバイスのプロトタイプとして、局所光照射装置の開発とそれによる相分離構造制御を最大の目的とした。昨年度までの研究において、局所光照射装置を開発し、それによる実験を開始したが、当初予定していた光による相分離構造制御が実現できず、その原因が拡散係数の減少にあることを明らかにした。そこで、本年度は当初膜タンパク質の制御を中心で行う予定であったが、その基礎段階として拡散係数の向上と局所光制御システムによる相分離構造制御の実現に注力した。(1)脂質組成の制御による光応答性の向上:本研究における光制御においては脂質膜に光吸収する脂質分子を導入するが、その組成を増加させることで光制御の反応性を改善した。(2)光量依存性の取得:また、本研究で行う光制御においては光強度を強くすることで、その効果が大きくなると予測される。そこで、実際に光強度による凝集効果の確認を行ったところ、予想通り光強度の強くすることで凝集効果が顕著になった。(3)拡散係数増大による光応答性の向上:光応答性が低い理由として生体膜の拡散係数が小さいことがわかっている。膜の観察などを詳細におこなったところ、生体膜中の脂質分子の密度が低くなっていることが主原因であることをつきとめた。そこで、成膜手順、条件を最適化したところ、拡散係数を増加させることに成功、それとともに凝集効果における光応答性も向上した。これらにより、局所光制御装置による相分離構造制御に成功し、当初の最大の目的であった半導体・生体膜ハイブリッドデバイスのプロトタイプを実現した。

This study aims to investigate the possible application of light emission control in semiconductor light emitting devices, the formation of lipid containing double films, and the realization of phase separation structures for film mass transport, aggregation, and control. Specifically, the semiconductor and organic films are designed to maximize the development and control of phase separation structures. In the past year, the development of the light irradiation device has been started, and the phase separation structure of the light irradiation device has been realized. Therefore, this year, we have focused on the implementation of the phase-separated structural control system in the central control of membrane quality, the upward control of the basic stage and dispersion coefficient, and the optical control system of the local office. (1)Lipid composition and photoreactivity: In this study, lipid molecules were introduced into the lipid membrane and their composition was increased. (2)The light intensity dependence is obtained by measuring the intensity of light and the effect of light intensity. For example, if the light intensity is high enough, the aggregation effect will be confirmed. (3)The dispersion coefficient increases, the optical responsivity increases, the optical responsivity decreases, and the dispersion coefficient of the biological membrane decreases. The main reason for the low density of lipid molecules in the membrane is that The film formation process is optimized, and the dispersion coefficient is increased. The main purpose of the phase separation structure of the semiconductor film is to realize the phase separation of the semiconductor film.