Analysis of inhibition of membrane raft formation by anesthetic compounds using artificial membrane and budding yeast

使用人工膜和芽殖酵母分析麻醉化合物对膜筏形成的抑制作用

基本信息

批准号：
19J13923
负责人：
松本惇志
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

麻酔薬の作用機構は未解明である。化合物の脂溶性が高いほど麻酔作用が強くなるMeyer-Overton相関に基づいて、細胞の主要な脂溶性画分である脂質膜を麻酔薬の標的と考える脂質説が古くから提唱されている。一方、生体膜上では、特定の脂質やタンパク質が集積したナノ～マイクロスケールの領域（膜ドメイン）多様に形成されていると考えられている。本研究では、n-アルコールが脂質に作用して膜ドメインの形成を阻害することで、動物に対する麻酔作用や微生物に対する増殖阻害作用などの様々な生物作用を引き起こすと考え、膜ドメインに対する麻酔薬の影響を解析することを試みた。本年度は、昨年度に確立した、直径10-100 μm程度の巨大脂質膜小胞（giant unilamellar vesicle: GUV）の調製システムをさらに改良し、ステージ温度を自由に管理した状態での観察を可能にした。この実験系を用いて、18:0-ホスファチジルコリン（DSPC）、18:1-ホスファチジルコリン（DOPC）、コレステロールの３成分を主成分とするGUVを調製し、脂質の割合を変えることで様々なドメイン構造が観察されることを確認した。そのうち、生体膜と類似の液体秩序相（Lo相）と液体無秩序相（Ld相）が共存する脂質組成のGUVを用いて、アルコール存在下でドメイン形成に変化が起こるかを検討した。各鎖長のアルコール（C2-C12）存在下で、GUVのドメイン形成は濃度依存的に阻害された。濃度作用曲線からドメイン形成を50%阻害する濃度を求めると、鎖長が長いほど作用が強くなるMeyer-Overton相関を示した。したがって、アルコールは脂質に直接作用して膜ドメイン形成を阻害し、タンパク質がなくてもMeyer-Overton相関が成り立つことが明らかとなった。

麻醉药的作用机理尚不清楚。基于Meyer-overton相关性，它增加了脂质可溶性化合物的麻醉作用，长期以来提出了脂质理论，它考虑了脂质膜，这是细胞的主要脂质溶剂，是麻醉药的靶标。另一方面，人们认为在生物膜上，纳米至微观区域（膜结构域）在积累了特定的脂质和蛋白质的各种纳米至微观区域中形成。在这项研究中，我们试图分析麻醉剂对膜结构域的影响，假设N-酒精对脂质作用并抑制膜结构域的形成，从而引起各种生物学作用，例如对动物的麻醉作用和生长抑制性抑制作用对微生物。今年，我们进一步改善了直径约为10-100μm的巨型Unilamelar囊泡（GUV）的制备系统，该系统是去年建立的，可以在自由控制阶段温度时进行观测。使用该实验系统，我们准备了三个主要成分的GUV：18：0-磷脂酰胆碱（DSPC），18：1-磷脂酰胆碱（DOPC）和胆固醇，并确认可以通过改变脂质比例来观察到各种域结构。其中，我们研究了使用脂质组成的GUV在醇的存在下发生的变化，其中与生物膜相似的液体排序相（LO相）和液态溶液相（LD相）（LD相）。在每个链长度的醇（C2-C12）存在下，GUV的结构域以浓度依赖性方式抑制。当从浓度作用曲线确定抑制50％的浓度抑制域的形成时，显示迈耶 - 跨量相关性表明链长越长，效果越强。因此，已经揭示了酒精直接作用于脂质并抑制膜结构域的形成，并且即使在没有蛋白质的情况下，也可以保持迈耶 - 覆盖量相关性。