Chemical study on dynamics of model lipid bilayers reproducing biomembrane under non-equilibrium conditions

非平衡条件下模型脂双层复制生物膜动力学的化学研究

基本信息

批准号：
21H04707
负责人：
村田道雄
金额：
$ 24.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

今年度は、引き続き生体膜の機能のなかで、脂質ラフト（Lo/Ld相分離状態）と内・外葉の非対称性を備えた脂質二重膜のモデルを創出することに注力した。特に、Lo/Ld相分離状態についての興味深い実験結果が得られたので以下に述べる。まず、スフィンゴミエリン(SM)が形成する脂質ラフト(Lo)相に膜貫通タンパク質p24が分配する機構を、貫通部位のペプチドを用いて精査した。p24ペプチドがLo相へ分配された時にペプチドとの接触確率の高い脂質を、31P NMRシグナルの横緩和時間（T2）を測定することによって判別した。その結果、SM(Lo脂質)とペプチドの接触は、DOPC(Ld脂質)に比べて低頻度であることがわかり、SMがナノサブドメインを形成し、そのDOPCを含む間質部分にペプチドが存在するという我々のモデルの妥当性は支持された。次に、ナノサブドメインにおけるDPPC(ジパルミトイルフォスファチジルコリン)分子の配向状態をDPPCの2つの脂肪鎖それぞれについて調べた。このために、2H/13C-二重標識脂肪酸を化学合成して、DPPCのsn-1とsn-2の各々に導入した。固体NMRから得られる四極子分裂と磁気双極子相互作用によって、２つのベクトルの膜法線に対する配向を求めた。その結果、従来の予想に反して２つのアシル鎖が法線からほぼ同じ角度で僅かに傾いている事が明らかとなった。同様の結果は、SMについても得られた。これは、DPPCとSMは同様にナノサブドメインを形成し、それらの性状はゲル相における脂質鎖充填構造を部分的に模していることを示唆している。これらの成果は、生体脂質の相互作用に重要なLo/Ld相分離状態における分子構造的描像の取得を可能にし、生体膜の物性発現機構の理解につながる成果であると考える。

今年，我们继续专注于创建具有脂筏（Lo/Ld 相分离）和内/外小叶不对称性的脂质双层膜模型，作为生物膜功能的一部分。特别是，获得了关于Lo/Ld相分离状态的有趣的实验结果，这将在下面描述。首先，我们研究了跨膜蛋白 p24 使用跨膜位点的肽分配到由鞘磷脂 (SM) 形成的脂筏 (Lo) 相的机制。通过测量 31P NMR 信号的横向弛豫时间 (T2) 来确定当 p24 肽分配到 Lo 相时与肽接触的可能性较高的脂质。结果发现，SM（Lo脂质）和肽之间的接触频率低于与DOPC（Ld脂质）的接触，并且SM形成纳米亚结构域，并且肽存在于含有DOPC的间隙部分中。我们的模型的有效性。得到了支持。接下来，针对 DPPC 的两条脂肪链中的每一条，研究了纳米子域中 DPPC（二棕榈酰磷脂酰胆碱）分子的取向状态。为此，化学合成了2H/13C双标记脂肪酸并将其引入到DPPC的sn-1和sn-2中。两个矢量相对于膜法向的方向是通过固态 NMR 获得的四极分裂和磁偶极相互作用来确定的。结果显示，与传统预期相反，两条酰基链与法线以大致相同的角度稍微倾斜。 SM 也获得了类似的结果。这表明 DPPC 和 SM 类似地形成纳米子域，并且它们的特性部分模仿凝胶相中的脂质链堆积结构。我们相信，这些结果将使我们能够获得Lo/Ld相分离状态的分子结构图像，这对于生物脂质的相互作用非常重要，并将有助于理解生物膜物理性质的机制。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Åbo Akademi University(フィンランド)

奥博学术大学（芬兰）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Depth-Dependent Segmental Melting of the Sphingomyelin Alkyl Chain in Lipid Bilayers

脂质双层中鞘磷脂烷基链的深度依赖性片段熔化

DOI：
10.1021/acs.langmuir.2c00092
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.9
作者：
Tsuchikawa Hiroshi;Monji Mami;Umegawa Yuichi;Yasuda Tomokazu;Slotte J. Peter;Murata Michio
通讯作者：
Murata Michio

Depth-Dependent Segmental Melting of the Sphingomyelin Alkyl Chain in Lipid Bilayers

脂质双层中鞘磷脂烷基链的深度依赖性片段熔化

DOI：
10.1021/acs.langmuir.2c00092
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.9
作者：
Tsuchikawa Hiroshi;Monji Mami;Umegawa Yuichi;Yasuda Tomokazu;Slotte J. Peter;Murata Michio
通讯作者：
Murata Michio

生体モデル膜におけるSrcファミリーキナーゼLyn脂質アンカー鎖の動態解析

生物模型膜中Src家族激酶Lyn脂质锚链的动态分析