'10 セミナー日程表

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吉川研究室主催

Time 3/9(Wed.) 16:00-17:30
Place 理学部5号館北棟363室 (Dept. Sci. Bldg. #5, North Bldg., Rm.363)
Speaker Prof. Marc Fermigier
Affiliation PMMH-ESPCI, France
Title Flexible magnetic microfilaments("fleximages") as artificial cilia
Abstract Many microorganisms propel themselves with long flexible cilia. Although the basic features of ciliary dynamics are understood, some aspects like the coordination and hydrodynamic interactions between cilia remain unclear. To contribute to this understanding we fabricate artificial microscopic cilia, which can also be used as pumps and mixers in microfluidic systems. Our cilia, made from magnetic colloids joined together by adsorbed polymer, share common features with real cilia: very large aspect ratio and distributed actuation through local torques. The dynamics of theses cilia is characterized by a magnetoviscous length scaling as the inverse square root of the driving frequency. This frequency dependent characteristic length provides the basis for a non reciprocal motion, necessary to generate net flux or forces when the fluid motion is dominated by viscosity. We show that hydrodynamic interactions modify the dynamics of neighbouring cilia and that very non linear behavior can be observed in some actuation conditions.
Time 3/4(Fri.) 16:30-18:00
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker Dr. Dan Ben-Yaakov
Affiliation Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University
Title Ion-specific density profiles and pressure in ionic solutions
Abstract Franz Hofmeister observed ion-specific effects already in the late 1800's and showed that certain monovalent ions (such as fluoride and chloride) are more effective at precipitating proteins ("salting out") than others, such as bromide and iodide. Since then, the number of observations that found similar ion-specific interactions has steadily grown. These effects are found to influence the interactions of surfactant micelles, lipid-bilayer membranes, proteins, DNA molecules and more.
However, the theoretical origin for these effects is still not fully understood. Many theoretical studies were devoted in the past, trying to interpret a large body of experimental evidence. The complexity of the inter-constituents interactions is a major difficulty of constructing a complete theoretical model.
Our strategy to tackle the problem is using simple phenomenological models in order to obtain an intuitive picture of the various effects. In my talk I will describe several such models. In particular, I will focus on two models that were suggested by us recently. In one of the models we tried to shed new light on the importance of preferential ion-solvation in binary mixture, and how does it change the repulsion between two similarly-charged planar surfaces. In the second model the influence of an ionic-dependent dielectric response on the ionic-profiles and the osmotic pressure is discussed. Our results show that non-electrostatic effects may lead to either increase or decrease in the forces between charged objects, depending on the nature of the non-electrostatic interactions.
Time 2/18(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 楊井 伸浩 氏 (Mr. Nobuhiro Yanai)
Affiliation 京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻 北川進研究室 博士後期課程3年
Title 金属錯体ナノ空間を用いた高分子物性の解明と制御
Abstract 高分子が空間拘束下においてどのような挙動を示すかということは、ソフトマター分野の重要な基本問題の一つであり、また輸送、接着、成形などの多くの場面において本質的な役割を果たしている。そのため、様々なナノ空間中に拘束された高分子の挙動が盛んに研究されているが、数nm以下のサイズ領域では高分子集合構造の厳密制御が困難であることから、ほとんど検討されてこなかった。
一方、多孔性材料の分野において、1990年代後半から多孔性金属錯体という新たな物質群が創出され、大きな注目を集めている。多孔性金属錯体は、遷移金属イオンと有機架橋配位子からなる多次元ネットワーク構造を骨格とし、分子サイズ程度(0.3〜2 nm)の細孔をもつ、結晶性のナノ多孔体である。多孔性金属錯体は、従来の多孔性材料では実現困難な、「細孔サイズの厳密制御」、「自在な細孔表面修飾」、「細孔の次元性制御」、「柔軟に構造変化」が可能という特徴を有する。
そこで我々は、多孔性金属錯体の細孔に高分子を導入することで、検討が困難であった数nm以下の領域での高分子物性を明らかにできると考え、研究を行っている。細孔中において、高分子集合体の本数や環境、配向を厳密に制御することができる。
この制御法により、1 nm以下のサブナノメートル細孔中においても、高分子が熱転移を示すことを見出した。この熱転移のメカニズムに加え、細孔のサイズや環境を変えることで、熱転移挙動に大きな影響を与えうることを報告する。この系の発展として行った研究として、二種類の高分子を同時に細孔中に導入した際に観測される相分離挙動や、細孔中での高分子の運動を利用したリチウムイオンの高い運動性についても報告したい。また、錯体骨格の構造変化により、細孔中のゲストの構造を協同的に変化させうることが分かった。このホスト―ゲスト間の構造連動を用いた、刺激応答性システムの構築についても紹介させていただきたい。
Time 2/15(Tue.) 14:30-16:00
Place 理学部5号館北棟第二講義室 (Dept. Sci. Build. #5, North Build., #2 Lecture Room)
Speaker Mr. Subrata Majumder
Affiliation SRF AFM/XPS lab, Institute Of Physics, Bhubaneswar-05, India
Title Mercury Nanoparticle induced base breakage of DNA Plasmid
Abstract The microstructural development and morphological evolution of Bio-molecules with the interaction of metals and metal/semiconductor surfaces is a hot topic of research in today's advanced materials design. We have shown the formation of Hg- nanoparticles and Hg- nanowires by utilizing the DNA plasmid as templates. These were imaged by Atomic Force Microscopy (AFM). The images clearly show the direct attachment of metallic ion with the plasmid. The electrophoresis analysis done on treated and untreated plasmids shows dissimilar diffusion through the gel while spectrofluoremetric studies exhibit decrease in fluorescence of treated plasmid. Electronic structure and binding of Hg metal NP and NW has been investigated using XPS. These studies show that the Hg is attaching to the nitrogenous bases of the DNA, which is unlike seen for the other metal ions. The metal particles are bound to the plasmid in specific sequence. This high affinity and specific bonding of the metal particles with the plasmid may have future application in the direct physical mapping of large DNA molecules by AFM technique.
Time 2/3(Thu.) 11:00-12:00
Place 理学部5号館北棟第二講義室 (Dept. Sci. Build. #5, North Build., #2 Lecture Room)
Speaker Dr. Yuki Nagata
Affiliation University of California, Irvine (Shaul Mukamel group)
Title Molecular dynamics simulation study on SFG and 2D SFG spectra at the water/lipid interface
Abstract I will present the computational approach to investigate water dynamics at lipid interfaces.
The stability and functionality of membrane is contributed by water-lipid interactions, understanding the structure and dynamics of water at the lipid interfaces is crucial.
The sum frequency generation (SFG) spectroscopy is one of the powerful tools to probe the interfacial structure and dynamics.
The SFG has been applied to the lipid/water interface and it shows two peaks associated with the water OH stretch at 3100-3300 and 3300-3500cm-1. [1,2]
We simulated the SFG spectra of water at the DMPC interface by using a molecular dynamics simulation and revealed that the higher and lower frequencies arose from the OH stretches adjacent and non-adjacent to DMPC, respectively. [3]
Further, we proposed the two-dimensional fourth-order spectroscopy with the IR-IR-IR-visible pulse configuration. [4]
The simulated fourth-order spectra show that the lower frequency peak has fast spectral diffusion like bulk water, although the interfacial water is oriented by the strong electrostatic interactions with DMPC.
[1] A. Ghosh, M. Smits, J. Bredenbeck, and M. Bonn, J. Am. Chem. Soc., 129, 9608 (2007).
[2] S. Nihonyanagi, S. Yamaguchi, and T. Tahara, J. Chem. Phys., 130, 204704 (2009).
[3] Y. Nagata and S. Mukamel, J. Am. Chem. Soc., 132, 144701 (2010).
[4] Y. Nagata and S. Muakmel, submitted.
Time 1/27(Thu.) 15:00-16:30
Place 理学部5号館北棟第二講義室 (Dept. Sci. Build. #5, North Build., #2 Lecture Room)
Speaker 足立 隼 氏 (Dr. Shun Adachi)
Affiliation 京都大学医学部 非常勤講師
Title 出芽酵母を用いたシステム生物学への挑戦
―分子・細胞・個体から個体群・「種」・群集へ―
Abstract 出芽酵母Saccharomyces cerevisaeとその近縁種は、その実験的扱いの容易さからモデル生物として広く研究されている。これまでは分子生物学的・細胞生物学的解析が主流であったが、統計力学的解析や生態学的解析のモデル生物としても有望である。
生物における「種」の概念は未だ統一された見解が存在しない。その中で、自然界において、もしくは潜在的に交配可能で稔性のある子孫を残せる生物の自然集団を同一の「種」とみなし、交配不可能である場合を別種とみなす「生物学的種概念」というものがある。これは集団間の遺伝的交流の多寡を念頭においた、集団遺伝学的・進化生物学的概念である。
私は生物の「種」概念の分子生物学的定義の為、種分化の初期段階のモデルとして出芽酵母マレーシア株を用い、種内隔離機構として染色体の塩基配列のミスマッチに基づく相同組換えの阻害による機構やミトコンドリア不和合性、「生物学的種概念」に基づいた種間隔離機構として高次の染色体再編や細胞周期の関連因子であるIme2・Cse4による機構が関与している可能性を見出した。また、出芽酵母の非実験株の交雑において三倍体が頻繁に形成され、片親由来のゲノムが構造的に不活化されている可能性も見出した。これらの結果より出芽酵母の一般的な配偶後生殖隔離機構が徐々に明らかになると伴に、自然界での交雑における遺伝様式として従来考えられていたような二倍体同士の交雑ではなく、複数倍体間で複雑な交雑が存在する可能性が考えられた。
今後はこれらの現象の詳細な解析と伴に、出芽酵母やそのホストの樹木のカシ類におけるフィールドワークを行いたい。生物の群集(異なる種の相互作用の集まり)の種構成・個体数の時空間的構造を説明するモデルは様々なものがあり、生物の局所間の移動度や生息環境の異なりが重要な因子となる。中でも生物の局所生息環境間での適応度の異なりを無視して離散的マルコフ過程に基づく浮動と移動度のみを考慮した中立論は様々な生態系での種構成・個体数を説明できる優れたモデルである。これらのモデルについても紹介したい。
また最後に新規進化概念としてトポロジー依存性進化に関する考察を付け加えたい。元々はtRNAの二次構造の進化から発案された概念であるが、これはある一定のカテゴリーの表現型に対応する中立的な遺伝型の数の大きさとその変異の方向(位相/トポロジー)によって、どの指向性の進化が起きるかが決まってくるというものである。これを真核生物に広く存在するDNAリピートの進化に適用すれば、DNAリピートの取りうる高次構造の統計力学的モデルより適応進化・中立進化に続く第三の進化のモデルが証明される可能性がある。
Time 1/21(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 前多 裕介 氏 (Dr. Yusuke T. Maeda)
Affiliation The Rockefeller University, Center for Studies in Physics and Biology
Title Physics and Biology on the origin of life: Molecular sieving of RNA/DNA by entropic force
Abstract A fascinating question in biology is the emergence of life. Bottom-up synthesis of man-maid cells from defined and purified molecules is a feasible way to investigate the origins of existing living system. First I summarize recent developments on synthetic biology of artificial cells and then give a question: How did nature separate and accumulate molecules as well as synthetic biologists?
To address this issue, I demonstrate simple molecular sieving of RNA and DNA by entropic force in a semi-dilute polymer solution under a temperature gradient with efficiency comparable to gel electrophoresis. The observed separation is general: one DNA can be separated with the other DNA of a large volume fraction under a thermal gradient. Thermal separation of nucleic acid polymers implies that in thermal vents where large temperature gradient is present deep in the ocean, sorting, accumulation (PRL 89, 188103, 2002), and amplification (PRL 91, 158103, 2003) seem feasible.
Time 1/14(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館525号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #525)
Speaker Dr. Adam Gorecki
Affiliation University of Warsaw, Poland
Title On molecular dynamics and function of selected biomolecular systems
Abstract The main goal of my seminar is introduction to computational modelling methods that can be applied to biomolecular systems.
I restrict my seminar to methods based on classical molecular dynamic (MD). At the beginig a short introduction to the description of forcefields that can represent biomolecules will be given. Next I will dicuss efficient algorithms for time evolution calculation. As an example I will describe interactive full-atom MD simulations in virtual reality system for protein-protein docking. Advantages and disadvantages of full-atom and coarse-grained forcefield representation will be discussed.
Time 12/6(Mon.) 17:00-18:30
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 向井 貞篤 氏 (Mr. Sadaatsu Mukai)
Affiliation 九州大学理学研究院 物理学部門 SSP学術研究員(時空間階層生命科学)
Title 高圧力下におけるリン脂質ベシクルの直接観察
Abstract  従来、高圧力下におけるソフトマターの実空間観察は、実験上の困難や観察対象のスケールの面から、ほとんどなされていない。しかし細胞・微生物モデル系としてのソフトマター研究においては、高分解能直接観察は重要な役割を果たすと考えられる。そこで我々は、400 MPa,80 潤颪の条件下の試料を観察できる高圧顕微鏡セルを開発した。
 本装置によりリン脂質ベシクルの観察を行い、飽和リン脂質からなるベシクルの形状が、高圧力下で球形から著しくいびつに変形する現象を見出した。本発表では、我々の装置の紹介と、この変形現象の詳細について報告する。
Time 11/16(Tue.) 16:00-17:30
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker 浅井 哲也 准教授 (Prof. Tetuya Asai)
Affiliation 北海道大学 大学院情報科学研究科
Title 反応拡散系を模する半導体デバイス:設計方法とその応用
Abstract 近年、非平衡状態において反応現象と拡散現象が混在した「反応拡散系」を用いた並列情報処理(反応拡散コンピューティング)に関する研究が盛んに行われています。本講演では、反応拡散コンピュータの半導体実装法(反応拡散チップ)について紹介します。また、デジタル反応拡散チップを用いた、ボロノイ図構成、画像分割などの情報処理と、アナログ反応拡散チップによる画像の輪郭検出、修復などの情報処理の例も併せて紹介します。
Time 11/5(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 江里 綾子 氏 (Ms. Ayako Eri)
Affiliation お茶の水女子大学大学院 人間文化創成科学研究科 理学専攻 物理科学領域 奥村研究室 博士後期課程3年
Title ヘレショウセル中での液滴とバブルのダイナミクス
Abstract 滴の動きやシャボン玉の破裂といった液体の動力学は、我々にとって非常に身近であり、昔から多くの研究が行われてきたにも関わらず、現在も次々と新しい研究がなされている。本セミナーでは、鉛直に置いたヘレショウセル中で気液界面に形成されるバブルの寿命、バブルや液滴の上昇(下降)過程、粘性液体に挿まれた薄膜の破裂について、我々が行ってきた実験と、主にスケーリングによる議論を紹介する。バブルの寿命は、気液界面に形成されるバブル上部の薄膜の厚み減少法則に着目して研究を行った。この液体薄膜は一見複雑な形をしているが、ある近似のもとでナビエストークス方程式を解いた結果が実験とよく一致することが分かった。バブルや液滴の上昇(下降)過程では、ここで重要となる粘性散逸や、液滴と周りの液体の粘性比による違いを中心に議論を行う。薄膜の破裂については、これまでに知られている様々な破裂現象について紹介し、それらとは少し異なる我々の実験結果について議論する。
Time 10/19(Tue.) 16:00-17:30
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker 森田 梨津子 氏 (Dr. Rituko Morita)
Affiliation 東京理科大学 総合研究機構 辻研究室
Title 器官形態形成における細胞動態制御機構の解明
Abstract 生物の発生におけるパターンや形態形成には、胚発生のボディプランや個々の細胞の位置情報が必要条件であり、その位置情報は胚内部に存在する密度勾配や、振動現象と振動の移動によって発生する「波」が創りだすと考えられている。器官発生や形態形成においても、細胞の増殖とその分裂方向、細胞運動、分化決定が細胞の位置情報に基づいて領域的に制御されており、時間軸に沿って空間的に移動する「波」が制御していると考えられている。本研究では、外胚葉性器官である歯の発生をモデルに、器官発生と歯の形態形成における細胞増殖や運動、分化など、個々の細胞動態のパラメーターによる器官形態形成の時空間的な制御メカニズムの統合的な理解を目指している。
歯胚の発生は、口腔内上皮組織の肥厚から始まり、上皮組織が間葉組織に陥入して蕾状形態の歯胚、帽状歯胚、つり鐘状歯胚へと上皮組織の増殖と伸長による形態変化を伴って発生する。まず細胞の増殖をリアルタイムに観察可能なFucciマウスを用いて、歯胚発生の形態変化と細胞動態をライブイメージングによって解析したところ、上皮組織がある一定の深さに陥入すると上皮組織の先端に増殖停止細胞群が出現し、この細胞群は帽状期初期になると歯胚発生のシグナルセンターであるEnamel Knotを形成した。Enamel Knotを構成する細胞の増殖が停止している一方で、逆に上皮領域の先端部の細胞群で細胞増殖が盛んであることから、上皮組織の領域的な増殖制御がつり鐘状形態の形成において重要であることが示唆された。現在、歯胚発生のライブイメージから細胞の位置情報を取得し、時間軸上で三次元細胞動態を再現するモデルや、細胞分裂回数や分裂方向の詳細な解析系の構築を進めている。さらに増殖を制御する分子を同定するため細胞骨格や極性制御分子群の局在解析を行い、細胞増殖が顕著に抑制された領域に強く局在する骨格制御関連のリン酸化分子を見出した。このリン酸化分子は、歯胚上皮細胞の増殖能と運動能を有意に抑制的に制御することから、歯胚発生のパラメーターのひとつである増殖制御分子の実体と考えられ、詳細な解析を進めている。
今後は、器官の形態形成の細胞動態の解析から器官発生を制御するパラメーターを明確化し、器官の発生における形態形成を統合的に表現する数理モデルを構築できないかと考えている。さらにこの器官発生と形態形成制御に関与するパラメーターの実体を生物学的な解析から明らかにしていきたいと考えている。本セミナーでは、研究の背景とこれまでに得られたデータを紹介しながら、数理モデル構築に向けたディスカッションができればと考えている。
Time 10/15(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 野村 M.慎一郎 氏(Dr. Shin-ichiro M. Nomura)
Affiliation 京都大学 物質-細胞統合システム拠点 (iCeMS)
Title Gene expressible artificial cell model based on giant liposome: preparation and application for science,そして最後の細胞モデルへ
Abstract 近年,リポソームを細胞膜のモデルとして遺伝子発現機構を導入し,機能限定ではあるものの生細胞のモデルを構築する研究が勃興しつつある.演者らはこれまでに直径数μm-数十μmの巨大リポソーム環境における膜タンパク質の遺伝子発現および機能測定を行い,細胞モデルとして利用するための基礎研究を行ってきている.リポソーム粒子はバルク溶液中で浮遊しており,直接観察による集団の定量,さらに膜構造の融合や分裂といった動的な変化を抽出することが困難である.今回,環境の変化に対する定量的な時系列追跡を行う目的で,個々のリポソームとサイズが近く,かつ吸着・脱離の容易(巨視的に親水的,微視的に疎水的)な多孔質材料を構築し,これをリポソーム調製・担持デバイスとして評価を行ったので報告する.また,最新の細胞モデルについても紹介させていただき,議論をいただければ幸いである.
Time 10/04(Mon.) 13:30-15:00
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker 中田 聡 教授 (Prof. Sotoshi Nakata)
Affiliation 広島大学・大学院理学研究科・数理分子生命理学専攻・生命理学講座
Title 自己駆動する非線形素子の化学的制御
Abstract 本セミナーでは、界面張力差を駆動力として運動するシステムについて解説します。これは、場の境界の形や化学的環境に依存して運動の様相を変化させる柔軟なシステムです。特に化学物質に依存した運動が見られたのは、運動の様相が単なる界面張力差で決まるのではなく、化学物質の構造といった分子レベルのファクターをする必要があると考えました。本セミナーでは、 化学反応と結合した系、界面活性剤との共存によって異なる挙動を示す系、場の形に依存した系、及び「分子レベルからの運動制御とメカニズムの解明」についてお話し、特に「」について議論・教示いただきたいと思います。
Time 10/1(Fri.) 13:30-14:30
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker Dr. B.V.R. Tata
Affiliation Light Scattering Studies Section, Condensed Matter Physics Division, Materials Science Group, Indira Gandhi Centre for Atomic Research
Title Ordering, Dynamics and Phase Transitions in Charged Colloids and Nanogel Dispersions
Abstract The assembly of nano or micron sized particles into ordered structures have gained wide spread recognition due to their importance in fundamental studies (as a model condensed matter system) as well as their practical applications in wide range of disciplines (viz. biosensors, optical devices, photonic crystals etc). One of the most fascinating aspects of nanoparticle dispersions is the appearance of long-range order. For instance, in the case of deionised suspensions of charged polystyrene nanospheres, the long-range order appears at very dilute conditions (volume fraction φ ~0.001) and for hard-sphere colloids the crystallization occurs at much higher values (φ ~ 0.5). In these dispersions particle size is fixed and temperature is not a controllable parameter to investigate the phase behaviour. Whereas aqueous dispersions of thermo-responsive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) nanoparticles exhibit rich phase behaviour upon varying the temperature due to the variation in particle size as well as interparticle interaction. The talk deals with structural ordering, dynamics and phase behaviour of charged colloids and PNIPAM nanogel dispersions, as probed by light scattering and confocal laser scanning microscopy (CLSM) techniques. These charged colloids as well as nanogel suspensions are shown to exhibit gas-like, liquid-like, crystalline and glass-like structural orders upon increasing np. The phase transitions such as gas-liquid, gas-solid, freezing/melting transitions observed in charged colloids and in PNIPAM nanogels will be discussed. Lattice dynamics of colloidal crystals presents a nice testing ground for theories of hydrodynamic interaction. I will present phonon dispersion curves in bulk colloidal crystals measured using dynamic light scattering and show evidence for existence of propagating long-wavelength transverse phonon modes. The talk also covers our recent observations of stable bound pairs in very dilute and highly charged colloidal suspensions using CLSM and the existence of an attractive minimum in the measured U(r) of like-charged particles. These observations provide direct evidence for the existence of counter-ion mediated long-range attraction between like-charged colloids. The talk ends with the need for further experiments and simulations that provide insight for counter-ion mediated attraction in charged colloids and interparticle interactions in thermo-responsive nanogels.

1.Tata & Jena, Solid State Communications 139, 562 (2006)
2.“Statistical Physics of Complex fluids”: Authors: M. Tokuyama, E. R. Weeks, Y-H. Hwang and B. V. R. Tata,
   eds. S. Maruyama & M. Tokuyama (Tohoku University Press, Sendai, Japan - 2007)
3.Tata et al. Solid State Comm., 147, 360 (2008)
4.Brijitta, Tata & Kaliyappan, J. Nanoscience and Nanotechnology 9,5323 (2009)
5.Brijitta, Tata, Joshi & Kaliyappan, J. Chem. Phys. 131, 074904 (2009)
Time 09/15(Fri.) 15:00-16:30
Place 理学部5号館115号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #115)
Speaker 岡 二三生 教授 (Prof. F. Oka)
Affiliation 京都大学大学院工学研究科社会基盤工学専攻
Title 地盤の変形と破壊 Deformation and Failure of geomaterials
-地盤の液状化, 変形の局所化-liquefaction, strain localization-
Time 09/03(Fri.) 15:00-16:30
Place 理学部5号館115号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #115)
Speaker 湊元 幹太氏 (Dr. K. Tsumoto)
Affiliation 三重大学工学研究科分子素材工学専攻・講師
Title 巨大リポソーム−バキュロウイルス膜融合の挙動と応用
Abstract バキュロウイルスは昆虫細胞で容易に感染・増幅できるウイルスで,エンベロー プ出芽ウイルス(Enveloped budded virus, BV(膜小胞に類似))になる。BVのサイズは100 nm程度で,弱酸性下で活性化される融合誘起性タンパク質をもつ。 私たちは,蛍光標識したBVと直径~10 - 20μmの巨大リポソーム(GUV)との膜融合を単一GUVレベルで共焦点レーザー顕微鏡により観察した。BVは,pH 5 前後で DOPCと酸性リン脂質(DOPG, DOPS, or DOPA)からなるGUVに膜融合し,酸性リン脂質の反応性はBVと細胞との相互作用に見られる傾向と相関していた。また,BVとGUVの膜融合の効率は,膜流動性によってコントロールされた。すなわち,DOPC/DOPG/CholesterolからなるGUVに対してはCholesterol含有比が減少するにつれて,DPPC/DPPG/CholesterolからなるGUVに対してはCholesterol含有比が増 大するにつれて,融合効率が上がった。しかし,後者では融合後のBVはGUV膜状で均一に混合せず,スポット上に分布した。バキュロウイルスのBVには遺伝子組換え技術を用いて組換え膜タンパク質を搭載できるが,膜融合で膜タンパク質をGUVへ移行したところ,蛍光標識特異的リガンドで検出したその分布も上記と相関した。今回のセミナーでは,この方法で構築されたプロテオGUVの例もいくつか紹介します。また,生物界では一般的に,サイズや曲率の異なった膜融合が良く見られる。ウイルス感染,受精,小胞輸送系は,その例である。GUVをターゲットとした小さなリポソームとの融合実験も簡単に紹介します。
Time 08/10(Tue.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker Dr.Jacques Fattaccioli
Affiliation Nanoflux Laboratory, Department of Chemistry, Ecole Normale SupéPrieure (Paris, France)
Title Emulsions and Oil/Water Interfaces - New Tools for Biophysics and Microsystems Technologies
Abstract Our research interests relies on the precise design and control of the properties of microsystems having one or more oil-water interfaces, such as emulsion droplets suspensions or microfluidic devices. After a short introduction about the ENS, the Department of Chemistry and the Nanoflux laoboratory, we will first describe how the oil-water interface of emulsion droplets can be functionalized by biomimetic molecules and how the droplets can adhere specifically on substrates and bring a new understanding of the cell-cell adhesion biophysics. Then, we will present the results obtained with oil droplets decorated by molecular motors for the construction of bio-MEMS devices. Finally we will show how the presence of an oil-water interface in a microchamber allows controlling the localization of the nucleation process of a protein crystal.
Time 07/28(Fri.) 15:00-16:30
Place 理学部5号館115号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #115)
Speaker 藤井秀司氏 (Dr.Syuji FUJII)
Affiliation 大阪工業大学工学部応用化学科
Title 高分子微粒子の界面吸着現象を利用した分散体の安定化
Abstract 近年、液液界面、気液界面、固液界面、気固界面に吸着した粒子への関心が高まっている[1]。特に微粒子が液液界面、気液界面に吸着することにより安定化されたエマルション、泡、液滴(Liquid marble, Dry liquid)などの分散体は物理化学、コロイド科学分野において精力的に研究が行われ、化粧品、製薬、食品分野での利用可能性が示唆されている[1,2]。これまでに、粒子安定化泡を利用する浮遊選鉱、および原油中に含まれる粒子安定化エマルションなどの粒子が界面に吸着することで安定化された分散体に関する一連の研究が既に行われているが、研究対象となる粒子は不定形、サイズが多分散、表面化学が不均質であり、科学的研究を行うには限界があった。このような背景のもと、形状、サイズ、表面化学がコントロールされた粒子を用いた研究が最近始まっている[1,2]。これまでのところ、シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラックなどの無機粒子を安定化剤として使用した研究が盛んに行われているが、合成高分子微粒子を用いた研究例は限られている。合成高分子微粒子はその表面化学を比較的容易に設計・改質できることから、泡、液滴の安定剤として魅力的である。高分子微粒子を安定化剤として利用することで、無機粒子では導入が困難である高分子由来の刺激応答性、フィルム形成能などの機能を分散体に付与することが可能となり、微粒子安定化分散体の応用範囲の拡大につながると考えられる。そこで講演者らは、粒子径、粒子径分布、表面化学を精密制御した高分子微粒子を設計・合成・評価し、その微粒子で安定化されたエマルション[3]、泡[4]、液滴[5]の安定性のコントロール、物性評価、さらに分散体をプラットホームとする機能性材料創出に関する一連の研究を行っている。本講演は、これまでに講演者らが行ってきた微粒子安定化泡・液滴に関する研究について行う。
【参考文献】
[1]. (a) Binks, B. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2002, 7, 21.(b)Aveyard, R., Binks, B. P., Clint, J. H. Adv. Col. Int. Sci. 2003,100-102, 503.; (c) Binks, B. P., Horozov, T. S. Edn. Colloidalparticles at liquid interfaces, Cambridge University Press 2006.
[2]. (a) Binks, B. P., Murakami, R. Nat. Mater., 2006, 5, 865.;
(b)Binks, B. P. Ed. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 6285. Themed Issue:Colloidal particles at liquid interfaces.;
(c) Hunter, T. N., Pugh, R.J., Franks, G. V., Jameson, G. J. Adv. Colloid Interface Sci. 2008,137, 57.
[3]. (a) Read, E. S., Fujii, S., Amalvy, J. I., Randall, D. P., Armes,S. P. Langmuir, 2004, 20, 7422.;
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(d) Binks, B. P., Murakami, R.; Armes, S.P., Fujii, S.; Schmid, A. Langmuir, 2007, 23, 8691.;
(e) Kettlewell, S. L., Schmid, A.; Fujii, S., Dupin, D., Armes, S. P.Langmuir, 2007, 23, 11381.;
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(b) Fujii, S., Kameyama, S.,Dupin, D., Armes, S. P., Suzaki, M., Nakamura, Y. Soft Matter, 2010,6, 635.
Time 07/26(Mon.) 13:30-15:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 原田 昌彦准教授 (Prof. M. Harada)
Affiliation 東北大学大学院農学研究科分子生物学研究室
Title 細胞核に局在するアクチンファミリーによるゲノム機能制御
Abstract 長い間、アクチンファミリーはアクチンアイソフォームのみで構成されると考えられていた。しかし、ゲノムプロジェクトの進展などにより、アクチンに進化的・構造的に関連した一群のアクチン関連タンパク質(actin-relatedprotein; Arp)が見出され、これによりアクチンファミリーは、アクチンアイソフォームに加えて多様なArpによって構成されることが明らかとなった。当初、これらのArpは主に細胞質で機能すると予想されていたが、我々は、出芽酵母で6種、脊椎動物で4種のArpが細胞核に局在していることを明らかにした。またこのうちの2種は、広く真核生物に共通に存在した。このことは、細胞核で機能するアクチンファミリーが原始真核生物から存在したことを示唆している。その後の解析により、これらの細胞核内Arpが、クロマチンの構造変換やクロマチンの核内空間配置を介して、ゲノム機能制御に重要な役割を果たすことが明らかになった。また、このようなArpの特性が、環境変化に対応する一群の遺伝子の制御にも利用されている可能性も示唆された。本セミナーでは、これらの結果に基づき、細胞核機能におけるアクチンファミリーの役割について論議したい。
Time 07/12(Mon.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 加渡大貴氏
Affiliation 北海道大学大学院理学研究院
Title 粘菌変形体に見られる自己組織化としての細胞運動
Time 06/18(Fri.) 10:30-13:00
Place 理学部5号館115号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #115)
Speaker Prof. David Andelman
Affiliation Sclool of Physics & Astronomy, Tel Aviv University Ramat Aviv 69978, Tel Aviv, Israel
Title Block copolymers at surfaces: patterns, templates and electric fields
Time 06/04(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 中島 昭彦 氏(Dr. Akihiko Nakajima)
Affiliation 東京大学大学院総合文化研究科
Title 細胞選別の動力学
Time 05/31(Mon.) 13:30-15:00
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker 西村 いくこ教授(Prof. Ikuko Nishimura),
上田 晴子氏(Dr. Haruko Ueda)
Affiliation 京都大学理学研究科 植物学教室
Title 高等植物の小胞体流動-ミオシンに着目して-
Time 05/14(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 岩城 貴史氏(Dr. Takafumi Iwaki)
Affiliation 京都大学福井謙一記念研究センター
Title 液滴の光泳動とMarangoni流
Time 05/07(Fri.) 13:00-14:30
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker 老木成稔 教授(Prof. SHIGETOSHI OIKI)
Affiliation 福井大学医学部分子生理学
Title チャネル蛋白質のイオン透過とゲーティング
Time 04/23(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 野口 博司准教授(Assoc. Prof. Hiroshi Noguchi)
Affiliation 東京大学 物性研究所
Title 赤血球、脂質ベシクルのダイナミクス
Time 04/22(Thu.) 15:30-16:30
Place 理学部5号館413号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #413)
Speaker Prof. Gluckstad, Jesper
Affiliation DTU Fotonik, Dept. of Photonics Engineering, Technical University of Denmark
Title Spatio-temporal light sculpting on BioPhotonics Workstation
Time 04/16(Fri.) 10:30-12:00
Place 理学部5号館401号室 (Dept. Sci. Build. #5, Room #401)
Speaker 義永 那津人氏(Dr. Natsuhiko Yoshinaga)
Affiliation 福井謙一記念研究センター
Title Drift instability of a drop driven by Marangoni flow

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