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。

单油酸甘油酯（MO）膜在过量水存在下呈立方相（Q^<224>相），而二油酰磷脂酸（DOPA）和MO的混合脂质膜具有高表面电荷密度，我们已经发现L_α形成相多层脂质体(MLV)(Biophys.J.81, 983-993, 2001)。在本研究中，我们首先通过小角X射线散射(SAXS)研究了Ca^<2+>对L_α相中DOPA/MO-MLV的影响，但没有观察到向立方相的相变。因此，我们使用二油酰磷脂酰甘油（DOPG）代替DOPA作为带负电荷的脂质，并通过SAXS研究了表面电荷密度对MO结构稳定性的影响。随着DOPG浓度的增加，出现从Q^<224>相到另一个立方相Q^<229>相的相变，然后到L_α相。当我们研究Ca^<2+>对L_α相中DOPG/MO-MLV的影响时，我们发现低浓度的Ca^<2+>抑制立方相（Q^<224>相和Q^< 229> 发现它诱发）。这表明该膜的相结构可以通过低浓度的Ca^2+来有效控制。另外，DOPG/MO单层的自发曲率随着Ca 2+ 浓度的增加而增加。这些结果表明，Ca^<2+>导致的从L_α相到立方相的相变的主要因素之一是由于单层自发曲率的增加而导致的弹性能的变化。此外，我们制作了直径约100nm的DOPG/MO薄膜的LUV(大单层囊泡)，并通过SAXS研究了与Ca^2+的相互作用。结果，我们发现低浓度的Ca^<2+>将LUV转变为立方相。

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.