水中および糖水溶液中の生体膜近傍における氷形成と脱水和

水和糖溶液中生物膜附近的冰形成和脱水

基本信息

批准号：
09780601
负责人：
高橋浩
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780601/
关键词：
生体膜リン脂質糖低温環境 X線回析熱測定 X線回折

项目摘要

生体高分子と水との相互作用の問題は、生命現象を分子レベルで理解するうえにおいて、最も基本的で普遍的なものである。生体高分子が秩序構造をとるためには、水分子の存在は不可欠である。さらに、生物の低温耐性の機構を考えるうえでは、生体高分子の周りの水分子の凍結についての解析・考察することが重要である。この様な観点から、本課題では、リン脂質より成るモデル生体膜を用いて、膜系における氷形成とそれに伴う脱水和の現象について研究を行ってきている。本年度は、昨年度に引き続きリン脂質としてdimyristoylphosphatidylethanolamine(DMPE)を用いて、.その多重層膜ベシクルの氷形成および脱水和に伴う構造変化と熱測定のデータの相関関係を定量的に調べた。その結果、DMPE多重層膜ベシクルにおいて氷点下の0度から-40度までの温度範囲で観察される熱異常のエンタルピーの一部は、氷融解によるものでなく、何らかのリン脂質の構造変化に由来することが分かった。現時では、その変化は極性頭部の構造変化であると考えている。ある種の生物は、細胞内の糖の濃度を高めることで、低温耐性を獲得すると考えられている。低温によって生じる氷形成および脱水和に対して糖がどのように影響するかを調べることも本課題の目的である。昨年の研究により、糖であるトレハロースが水溶液中に存在すると、ジアルキルリン脂質の指組構造を不安定化することを見出したが、本年度実施した研究により、トレハロース以外でもスクロース、ラクトース、さらに糖アルコールであるソルビトールでも同様な効果を持つことを確かめられた。

生物聚合物和水之间的相互作用问题是在分子水平上理解生命现象的最基本和普遍的问题。水分子的存在对于生物聚合物具有有序结构至关重要。此外，在考虑生物体耐低温机制时，分析和考虑生物聚合物周围水分子的冻结非常重要。从这个角度来看，在这个项目中，我们一直在使用磷脂制成的模型生物膜来研究膜系统中的冰形成以及相关的脱水现象。今年，继去年之后，我们使用二肉豆蔻酰磷脂酰乙醇胺（DMPE）作为磷脂，定量研究了与冰形成和多层囊泡脱水相关的结构变化与热测量数据之间的相关性。因此，在零下0度到-40度的温度范围内，DMPE多层囊泡中观察到的热异常的部分热函并非由于冰融化，而是源自磷脂的某些结构变化。我发现了。目前，我们认为这种变化是由于极头的结构变化所致。人们认为，一些生物体通过增加细胞内糖的浓度来获得耐冷性。该项目的目标还在于研究糖如何影响低温引起的冰形成和脱水。去年的研究发现，水溶液中糖海藻糖的存在会破坏二烷基磷脂的指状结构的稳定性，但今年进行的研究表明，蔗糖、乳糖，甚至海藻糖以外的糖醇，都证实了山梨醇，又名山梨糖醇，具有类似的作用。