カチオン性脂質とDNAが形成する高次構造と機能の相関

阳离子脂质与DNA形成的高阶结构与功能的相关性

基本信息

批准号：
10J10006
负责人：
西村智貴
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Kitakyushu
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J10006/
关键词：
脂質/DNA複合体 X線散乱法構造解析カチオン性脂質 DNA 遺伝子導入伝

项目摘要

カチオン性脂質/DNA複合体は多彩な高次構造を形成し、その構造は遺伝子導入効率に影響を与える要因の1つと考えられるようになった。これまでTEM観察、X線小角散乱などを用いて複合体の構造解析が行われているが、脂質とDNAの複合化の熱力学やダイナミクスの理解が進んでいないことがわかっている。そこで本年度は、(1)カチオン性脂質/DNA複合体の高次構造とその形成過程を時分割X線散乱法を用いて調べた。カチオン性脂質/DNA複合体形成の初期過程を観測するために0～15度の低温条件下で測定を行った。時分割X線散乱測定の結果、ジアミン脂質/DNA複合体の形成は、混合後73msという非常に早い時間から複合体のラメラ由来のピークが観察できた。このピークの強度は20～30秒ほどで変化が収束することが判明した。現在、この脂質に中性脂質を添加した際の影響について研究を進めている。又、研究結果は、論文投稿準備中である。さらに本年度は、ジアミン系脂質の誘導体の1つとしてヒスチジンを頭部に有するカチオン性脂質を合成した。この脂質は、多層チューブを形成することがわかった。Au3^+の添加で脂質中のヒスチジンと錯形成し、多層チューブから単層チューブへと変化することがわかった。このチューブ上の金イオンを還元することで、粒径の揃った直径1.7nmの金コロイドを作成することができる事がわかった。このコロイドは1週間後でも凝集は観察されなかった。直径数nmの金コロイドは容易に凝集してしまうが、この系では金コロイドと脂質分子間の強い相互作用のために凝集を防いだと考えられる。この研究結果は英国化学会の物理化学誌であるPCCPに掲載された。また今年度は英国Bath大学Tony James教授らと共同でボロン酸付加型の両親媒性分子の開発を行った。この両親媒性化合物は水-ジクロロメタンの液-液抽出での検出限界が約0.2ppmであり従来のフッ素イオンセンサーを凌ぐ性質を持つことが判明した。この結果は米国化学会のJACSに投稿中である。

阳离子脂质/DNA复合物形成多种高阶结构，这些结构现在被认为是影响基因转移效率的因素之一。利用 TEM 观察和小角 X 射线散射对该复合物进行了结构分析，但发现脂质-DNA 复合的热力学和动力学尚未完全了解。因此，今年，我们利用时间分辨X射线散射研究了（1）阳离子脂质/DNA复合物的高阶结构及其形成过程。为了观察阳离子脂质/DNA复合物形成的初始过程，在0至15摄氏度的低温条件下进行测量。作为时间分辨 X 射线散射测量的结果，早在混合后 73 ms 就观察到二胺脂质/DNA 复合物的形成，作为源自复合物薄片的峰。发现该峰的强度变化在约20至30秒内收敛。我们目前正在研究在这种脂质中添加中性脂质的效果。研究结果目前正在准备出版。此外，今年，我们合成了一种具有组氨酸头部的阳离子脂质作为二胺脂质衍生物之一。发现这种脂质形成多层管。发现Au3^+的添加与脂质中的组氨酸形成复合物，使管由多层管变为单层管。结果发现，通过减少该管上的金离子，可以产生直径为 1.7 nm 的均匀粒径的金胶体。即使在一周后也没有观察到该胶体的聚集。直径为几纳米的金胶体很容易聚集，但在该系统中，人们认为由于金胶体和脂质分子之间的强相互作用，聚集被阻止。研究成果发表在英国化学会物理化学杂志PCCP上。另外，今年我们与英国巴斯大学的托尼·詹姆斯教授等人合作开发了添加硼酸的两亲性分子。这种两亲性化合物在水-二氯甲烷的液-液萃取中的检测限约为 0.2 ppm，并且已被发现具有优于传统氟离子传感器的性能。结果正在提交给美国化学会的 JACS。

项目成果

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Cation-specific transition from vesicle to lamella for an aromatic diamine lipid in aqueous solutions

水溶液中芳香族二胺脂质从囊泡到片层的阳离子特异性转变

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Chemistry Letters
影响因子：
1.6
作者：
Tomoki Nishimura;Hiroyasu Masunaga;Hiroki Ogawa;Isamu Akiba;Kazuo Sakurai
通讯作者：
Kazuo Sakurai

Quaternary-ammonium-bearing Aromatic Surfactants : Effect of the Alkyl Chain Positions on Their Micelle and DNA-complex Structures

含季铵的芳香族表面活性剂: 烷基链位置对其胶束和 DNA 复合物结构的影响

DOI：
10.1246/cl.2011.1340
发表时间：
2011
期刊：
Chemistry letters
影响因子：
1.6
作者：
Takuma Matsuo;Shota Fujii;Yumi Kamikawa;Tomoki Nishimura;Yusuke Sanada;Shinichi Mochizuki;Kazuo Sakurai
通讯作者：
Kazuo Sakurai

ヒスチジン含有脂質と金属イオンの錯形成による分子集合体の構造転移

由于含组氨酸脂质和金属离子的复合物形成而导致分子组装体的结构转变