生体膜のキュービック相の構造・安定性・相転移の研究とそのバイオテクノロジーへの応用

立方相生物膜的结构、稳定性、相变研究及其在生物技术中的应用

• 批准号: 03F03099
• 负责人: 山崎 昌一
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F03099/
• 关键词: 生体膜のキュービック相; キュービック相-L_α相間の相転移; 生体膜の静電相互作用; カルシウムイオン; LUV; モノオレイン; Q^<224>相; Q^<229>相

モノオレイン(MO)の膜は過剰水の存在下でキュービック相(Q^<224>相)であるが、高い表面電荷密度を持つジオレオイルホスファチジン酸(DOPA)とMOの混合脂質膜は、L_α相の多重層リポソーム(MLV)を形成することを我々はすでに見出している(Biophys.J.81,983-993,2001)。本研究ではまず、L_α相のDOPA/MO-MLVに対するCa^<2+>の効果をX線小角散乱(SAXS)により調べたが、キュービック相には相転移しなかった。そこで、負電荷を持つ脂質としてDOPAの代わりにジオレオイルホスファチジルグリセロール(DOPG)を用いて、MOの構造安定性に対する表面電荷密度の効果をSAXSにより調べた。DOPGの濃度が増大するにつれて、Q^<224>相から別のキュービック相であるQ^<229>相に相転移し、次にL_α相に相転移した。L_α相のDOPG/MO-MLVに対するCa^<2+>の効果を調べたところ、低濃度のCa^<2+>がキュービック相(Q^<224>相およびQ^<229>相)を誘起することを見出した。このことは、低濃度のCa^<2+>によりこの膜の相構造を効果的に制御できることを示している。また、DOPG/MOの単分子膜の自発曲率はCa^<2+>濃度の増加につれて増大した。この結果より、Ca^<2+>によるL_α相からキュービック相への相転移においては、単分子膜の自発曲率の増加による弾性エネルギーの変化が一つの主要な要因であると考えられる。さらに、直径が100nm程度のDOPG/MO膜のLUV(Large Unilamellar Vesicle)を作成し、Ca^<2+>との相互作用をSAXSにより調べた。その結果、低濃度のCa^<2+>がLUVをキュービック相に構造転換することを見出した。

我们已经发现，在存在多余的水的情况下，Monoolein（MO）膜处于立方相（Q^<224>期），但二烯丙基磷酸二酸（DOPA）的混合脂质膜和高表面电荷密度多密度的多层脂质体（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（MLVS）（Biα相）（Biophyss Y1）00193.81.81.81.81.81.81.81.81.81; 81.81，j。81，j。在这项研究中，首先通过X射线小角度散射（SAXS）研究了Ca^<2+>对L_α相的DOPA/MO-MLV的影响，但未观察到相变到立方相。因此，使用二核酰磷脂酰甘油（DOPG）而不是DOPA作为负电荷的脂质，研究了表面电荷密度对MO的结构稳定性的影响。随着DOPG浓度的增加，相位从Q^<224>相转变为另一立方相，Q^<229>相，然后转变为L_α相。当研究Ca^<2+>对L_α相的DOPG/MO-MLV的影响时，发现低浓度的Ca^<2+>诱导了立方相（q^<224>和q^<229>阶段）。这表明该膜的相结构可以通过低浓度的Ca^<2+>有效控制。此外，随着Ca^<2+>浓度的增加，DOPG/MO单层的自发曲率增加。基于这些结果，人们认为一个主要因素是由于单层自发曲率的增加而导致的弹性能量的变化在从L_α相过渡到由于Ca^<2+>而导致的同一相。此外，制备了直径约为100 nm的DOPG/MO膜的LUV（大型单层囊泡），并通过SAXS研究了与Ca^<2+>的相互作用。结果，发现低浓度的Ca^<2+>将LUV转化为立方相。

项目成果

Effect of positively charged short peptides on stability of cubic phases of monoolein/dioleoylphosphatidic acid mixtures

• DOI: 10.1021/la0469607
• 发表时间: 2005-06-07
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Masum, SM;Li, SJ;Yamazaki, M
• 通讯作者: Yamazaki, M

Effect of Peptides and Ions Interacting with Electrically-Neutral Membrane- Interface on Structure and Stability of Lipid Membranes in the Liquid-Crystalline Phase and in the Liquid-Ordered Phase

肽和离子与电中性膜界面相互作用对液晶相和液体有序相中脂质膜的结构和稳定性的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Condensed Matter 17(In press)
• 作者: S.Ohno;K.Nakatsuji;F.Komori;Q.Shen;A.B.Cruz;Q.Shen;L.J.Diguna;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;A.B.Cruz;T.Toyoda;T.Toyoda;Q.Shen;A.B.Cruz;Q.Shen;Q.Shen;T.Toyoda;A.B.Cruz;Q.Shen;L.J.Diguna;Fumiko Kimura;Fumiko Kimura;平井 諒子;Masaya Ikuno;Ryoko Sano et al.
• 通讯作者: Ryoko Sano et al.