セミナー
今後開催予定のセミナー
過去に開催したセミナー
日時：平成27年11月9日（月） 15:00-16:30
Title：無細胞タンパク質合成系とベシクルによる人工細胞の構築
講師：車 兪徹 先生
所属：東京工業大学 地球生命研究所
場所：東北大学理学研究科合同A棟204室
要旨：
GUVなどの脂質膜小胞 は人工細胞構築のためのモデル細胞膜として非常に優れている。
このモデル膜をよりリアルな細胞へと近づけるためには、脂質膜上でおこる様々なダイナミクスをボトムアップ的に再現しなくてはならない。
そのような細胞膜動態の構築は、脂質分子のみでは困難であり疎水的性質を持つ膜タンパク質分子の働きが必要となる。
無細胞タンパク質合成系（無細胞系）は試験管内でDNAからタンパク質を人工的に合成できるin vitroシステムである。
これを脂質膜小胞と組み合わせることで、膜タンパク質を合成し、細胞膜上で行われるさまざまな生化学的反応を脂質膜上へ構築することが可能である。
本セミナーでは、特に膜タンパク質の生成をコントロールする膜上のマシナリー（Secトランスロコン）と、膜内外のプロトン勾配によりATPを合成するATP合成酵素の無細胞合成について紹介したい。
また、内的代謝によるGUV内脂質合成が引き起こす、膜の自律的成長と分裂についても議論する予定である。
日時：平成27年7月3日（金）15:00-16:30
Title：生体膜マイクロレオロジー
講師：好村滋行先生
所属：首都大学東京
場所：東北大学理学研究科合同B棟 745室
要旨：
マイクロレオロジーとは、コロイド粒子などの微粒子のブラウン運動や、その外力に対する応答を測定することによって、極めて微小量の物質（ソフトマター）の粘弾性的性質を調べる新しい実験手法である。
この方法を用いると、例えば生きた細胞一個の弾性率の周波数依存性を調べることができる。
我々は、生体膜の環境が粘弾性体であるとみなすことによって、生体膜内で異常拡散が起こることを理論的に示した。
逆に生体膜中の拡散挙動を調べることによって、細胞質の粘弾性を知ることが可能となる。
また、生体膜自体のブラウン運動（ゆらぎ）から、細胞質の粘弾性を知ることもできる。
我々の定式化を通じて、「生体膜マイクロレオロジー」という新しい測定手法を提案したい。
日時： 平成26年3月3日（月）13：30－15：00
講演タイトル： On the Ripening of Emulsions, Vesicles and Nanoparticles
講演者： Prof. Ulf Olsson
所属： Physical Chemistry, Lund University
場所： 東北大学大学院理学研究科合同B棟 745室
アブストラクト：
Ostwald ripening is a common coarsening mechanism for phases fragmented
to small submicron dimensions. Driven by interfacial energy, larger particles
grow at the expense of smaller ones, that dissolve. For emulsions, this coarsening
mechanism is well established. In emulsion systems with saturated surfactant films,
the effective interfacial tension can be identified from Helfrich’s curvature energy.
The tension here is relatively small, allowing for accurate measurements of the
ripening rate using time resolved small angle neutron scattering with proper contrast.[1]
In vesicle systems, the situation is less clear. Vesicle dispersions are often very stable,
and claims of thermodynamic stability have been made, based on the observation that
the size distribution does not evolve with time. However, this can be understood from
the fact that within the harmonic approximation, the vesicle curvature energy is
independent of the vesicle size and, consequently, offer no driving force for ripening.
Interestingly, when including higher order terms, curvature energy is expected to lead
to an anti-coarsening where small vesicles grow at the expense of larger ones.[2] Thus,
allowing for a narrowing of an initially broad size distribution into a more narrow steady
state width determined by fluctuations. Amorphous solid nanoparticles are related to
emulsions and are prone to undergo Ostwald ripening.[3] Crystalline nano particles,
on the other hand, are not. The difference, which is related to the actual mechanism
by which the particles grow and dissolve, will be discussed in the light of recent
experimental data.[4]
[1] S. Egelhaaf, U. Olsson, P. Schurtenberger, J. Morris and H. Wennerstrom
Phys. Rev. E 1999, 60, 5681.
[2] U.Olsson and H. Wennerstrom J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5135.
[3] L. LIndfors et al. Langmuir2006, 22, 906
[4] M. A. Behrens et al. in prep.
日時： 平成26年1月17日（金）17：15－18：45
講演タイトル：「細胞膜の分子組織構造と化学反応のカップリング」
講演者： 貝塚芳久 先生
所属： （独）物質・材料研究機構
場所： 東北大学大学院理学研究科合同B棟 745室
アブストラクト：
脂質二重膜における分子自己組織化が複数の相構造を形成することは広く知られる。このような
ヘテロな構造が生命現象とどのように関連するか調べるために、細胞膜に形成されるクラスター
構造を観察するとともに、人工的な脂質二重膜上に細胞膜のシグナル分子（タンパク質）のクラ
スター構造を形成して解析することを試みた。特にクラスター構造形成により細胞膜の生化学反
応ネットワーク（分子リン酸化によるシグナル反応）が変化する様子を紹介する。分子が細胞膜
上でクラスター化する場合、分子濃度を空間的に制御する、即ち局所に分子を集積して反応を誘
導・促進する機能が考えられる。加えて今回の解析では、クラスター化して流動性が低下した膜
タンパク（リン酸化酵素分子）の反応性が変化して、共存する脱リン酸化酵素分子とのバランス
が逆転する様子を顕微鏡観察することができた。このような反応バランスの変化は実際の細胞・
個体でみられる現象とも一致し、また反応速度論に基づく計算でも一部再現できることがわかっ
た。
日時： 平成25年6月3日（月）10：30－11：45
講演タイトル： Volume transition of inflating balloon
講演者： 土井正男 先生
所属： 北京航空航天大学
場所： 東北大学大学院理学研究科合同B棟 745室
アブストラクト：
When a cylindrical balloon is inflated, inflation often takes
place non-uniformly; an inflated part is created, and the size of the
inflated increases as the balloon is inflated. This behavior is discussed
based on the theory of rubber elasticity. Its relevance to osmotic swelling
is also discussed.
日時： 平成25年4月26日（金）16：30－18：00
講演タイトル：Active Polar Two-Fluid Macroscopic Dynamics:
講演者： Prof. Harald Pleiner,
所属： Max Planck Institute for Polymer Research,
場所： 東北大学大学院理学研究科合同B棟 743室
アブストラクト：
We study the dynamics of systems with a polar dynamic preferred direction.
Examples include shoals of fish, flocks of birds, migrating insects, and
pattern-forming growth of bacteria. Due to the fact that the preferred direction
only exists dynamically, but not statically, the macroscopic variable of choice
is the macroscopic velocity associated with the motion of the active units, which are typically
biological in nature. We derive the macroscopic equations for such a system and discuss
novel static, reversible and irreversible cross-couplings
connected to a second velocity as a variable.
We analyze in detail how the macroscopic behavior of an active system with a
polar dynamic preferred direction compares to other systems with two
velocities including immiscible liquids and electrically neutral quantum liquids. We
critically discuss differences in the normal mode spectrum compared to other
orientationally ordered systems. We investigate the influence of chirality on the macroscopic
behavior of such active media.
日時： 平成24年8月22日（水）16:30-
タイトル： Collective Motion of Self-Propelled Soft Particles
講師： Takao Ohta (Department of Physics, Kyoto University)
場所： 東北大学 理学研究科 合同B棟745室
要旨：
We investigate dynamics of deformable self-propelled particles based on
the model equations for a single soft particle which has a coupling between
migration and shape deformation [1]. The dynamics is governed by the time-evolution
equations of the center of mass and the deformation tensor. Two models
are introduced to study the collective motions of interacting particles.
The first one (model I) has a repulsive interacting potential whose magnitude
depends on the relative direction of elongation of a pair of particles
[2, 3]. The force from other particles as well as a noise term are added
to the equation for the center of mass. The other model (model II) has
also a repulsive pair-wise potential but without an explicit alignment
mechanism. This force enters both in the equation of the center of mass
and in the equation for the deformation tensor so that existence of other
particles causes directly shape deformation [4]. Numerical simulations
are carried out in two dimensions by changing the noise intensity, the
interaction strength and the particle density to obtain the phase diagram
of the ordered and the disordered states. We show by a mean field analysis
of model I that deformability is a favorable origin for the transitionat high density [2, 3].
[1] T. Ohta and T. Ohkuma, Phys. Rev. Lett. 102, 154101 (2009).
[2] Y. Itino, T. Ohkuma and T. Ohta: J. Phys. Soc. Jpn. 80 033001 (2011).
[3] Y. Itino, and T. Ohta: J. Phys. Soc. Jpn. submitted.
[4] A. Menzel and T. Ohta: Europhys. Letters (in press).