生体膜における脂質ラフト―その存在の分光探索

生物膜中的脂筏——对其存在的光谱探索

基本信息

批准号：
22H02038
负责人：
岩田耕一
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02038/
关键词：
生体膜ラフト構造時間分解分光法

项目摘要

本研究課題の目的は，先端的分光法を利用して生体膜および人工脂質二重膜の構造と特性を解明することである．生物の生存にとって必要不可欠な生化学反応の多くが進行する脂質二重膜は水中に形成された油の膜であり，その厚さは約5ナノメートルでしかない．化学反応の場としては特異な環境といえる脂質二重膜において膜構成分子がどのように会合しているかを実験的に解明し，構造と機能発現との相関について考察する．研究の初年度となる令和4年度には，生体膜と人工脂質二重膜の双方の脂質二重膜の粘度を実験によって評価した．溶液中の化学反応においては，溶液の粘度は化学反応の速度に大きな影響を与える．しかし，通常用いられる粘度の測定法では5ナノメートルの厚さしかない脂質二重膜の粘度を測定できない．そのために，けい光寿命が周囲の粘度を反映して変化することが知られているtrans-スチルベンあるいはその類縁化合物の4--[4ジメチルアミノスチリルピリジン（DASP）をプローブ分子として脂質二重膜に埋め込んで，これらの分子のけい光寿命をピコ秒時間分解けい光分光法によって測定した．得られたけい光寿命からプローブ分子近傍の粘度を推定した．生体膜の試料としては大腸菌外膜を用いた．培養した大腸菌の外膜に埋め込んだプローブ分子のピコ秒時間分解けい光スペクトルを測定した．この実験から，大腸菌外膜は温度上昇とともに柔軟性を失うことが示唆された．人工脂質二重膜の試料としては，大きさが数マイクロメートルのベシクルを用いた．ベシクルを構成する脂質としてDOPC，DMPCおよびDPPCなどを用いた．調製した脂質二重膜ベシクルをスライドガラス上に保持して，ベシクル中の特定の位置からのけい光をピコ秒時間分解測定した．この実験からは，ベシクル脂質二重膜の粘度が時間の経過とともに大きく揺らぐことを示唆する結果を得た．

该研究项目的目的是利用先进的光谱学来阐明生物膜和人工脂质双层膜的结构和性质。脂质双层膜是在水中形成的油膜，其厚度仅为5纳米左右，生物生存所必需的许多生化反应都在脂质双层膜中发生。我们将通过实验阐明膜组成分子如何在脂质双层膜（化学反应的独特环境）中结合，并考虑结构和功能表达之间的相关性。 2020年，即研究的第一年，我们通过实验评估了生物和人工脂质双层膜的粘度。在溶液中的化学反应中，溶液的粘度对化学反应的速率有很大影响。然而，常用的粘度测量方法无法测量厚度仅为5纳米的脂质双层膜的粘度。为此，我们使用反式二苯乙烯或其相关化合物4--[4-二甲基氨基苯乙烯吡啶（DASP），其荧光寿命已知根据周围粘度而变化，作为探针分子来探测脂质双层膜的荧光寿命。通过皮秒时间分辨荧光光谱测量这些分子。根据获得的荧光寿命估计探针分子附近的粘度。使用大肠杆菌外膜作为生物膜样品。我们测量了嵌入培养的大肠杆菌外膜中的探针分子的皮秒时间分辨荧光光谱。该实验表明，大肠杆菌的外膜随着温度的升高而失去弹性。使用尺寸为几微米的囊泡作为人工脂质双层膜的样品。使用DOPC、DMPC和DPPC作为构成囊泡的脂质。将制备的脂质双层囊泡固定在载玻片上，并以皮秒时间分辨率测量囊泡内特定位置的荧光。从这个实验中，我们获得的结果表明囊泡脂质双层的粘度随着时间的推移而显着波动。