- 所属部署
- 電気通信研究所 人間情報システム研究部門 ナノ・バイオ融合分子デバイス研究室
- 申請年度
- 2023年度
- キーワード
- 膜平行電圧 細胞膜 脂質二分子膜 イオンチャネル機能
- 研究結果の概要
- 本研究では、細胞膜における新たな電気的入力として「膜平行電圧」に着目し、人工脂質二分子膜に膜平行電圧を安定に印加する計測基盤を構築した。膜平行電圧印加デバイスの長寿命化を目的として、Au電極とCYTOP絶縁層を用いた新規デバイスを作製し、TΩ級の絶縁性と長時間の動作安定性を実現した。さらに、この膜中に心筋型電位依存性NaチャネルNav1.5を再構成したところ、膜平行電圧の印加によりチャネル電流が増強し、この電流はNaチャネル阻害剤テトロドトキシンにより抑制された。また、分子動力学シミュレーションと平面脂質二分子膜の明視野観察実験により、膜平行電界が膜垂直電界とは異なり、脂質膜面積の収縮や脂質鎖秩序性の増大を誘起することを明らかにした。これらの結果は、膜平行電圧が脂質膜物性を介して膜タンパク質機能を調節し得ることを示すものである。今後は、電位依存性イオンチャネルを対象に、膜平行電圧によるゲーティング制御機構を解析し、従来法では困難であったイオンチャネル機能評価や薬物スクリーニングへの展開を目指す。
- 公表論文
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Distinct Structural Responses of Lipid Bilayers to Horizontal and Vertical Electric Fields, Journal of Physical Chemistry Letters, 16, 10647-10654 (2025). Gold-electrode-integrated Teflon sheets for applying horizontal voltage to artificial cell membranes, Japanese Journal of Applied Physics, 64, 10SP26 (2025).
