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Resumed on 2019/10/08
研究の対象：生体膜
　動物や植物の細胞の外側は細胞膜で外界と仕切られています。また、ミトコンドリア、ゴルジ体と言った細胞内小器官も外膜により内外が区別されています。これらの膜を総称して生体膜と呼んでいます。

　生体膜は、その主構成成分である脂質が自己組織化して形成する二重膜構造を基本骨格としています。細胞を構成する生体分子において、核酸は４種類の塩基、タンパク質は約２０種類のアミノ酸が基本単位ですが、生体膜は数百種類以上の脂質から構成されています。また、生体膜中の脂質組成は細胞種類により大きく異なり、また生物種によっても顕著に異なっています。他の生体分子に比べて、一体、どうしてこのような数多くの脂質が存在しているのでしょうか。脂質分子は合目的に分子集合体を形成することを考えると、何かその理由があるはずです。

自己集合系の一形態：二重膜
 
　私達の研究の大きな特色は、温度、濃度と同様に圧力を生体膜研究の解析ツールとして使用していることです。温度や濃度のような変数は、伝播に拡散過程を含むため、到達の遅延、局所的な差違が起こるのとは対照的に、圧力はパスカルの原理で均一、等方的且つ瞬時に作用します。圧力は脂質膜にメカニカルな大きなゆらぎをもたらすので、その結果、常圧下では観測不能な現象や新規な現象が観測できます。膜作用性薬物（麻酔薬）の作用が圧力によって覚醒する現象（麻酔作用の圧拮抗）は、その代表例です。

　私達は、生体膜の関与した様々な生命現象（相変化、非二重膜形成、脂質ラフト、膜融合・膜分裂、麻酔作用機序など）の解明を目指し、主に生体モデル膜（脂質二重膜）を対象として生物物理学的手法あるいは界面科学的手法によるアプローチで以下のような研究テーマを実施しています。
 
　日本生物物理学会ホームページ内の研究紹介ページ（B-08：脂質膜の相転移、B-09：脂質膜低分子相互作用）および学科ホームページ内のA1研究室の研究内容ページもご参照下さい。
 
 

研究内容の紹介 >> コンテンツ詳細
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リン脂質膜内パッキング状態のイメージング
　脂質膜に疎水性あるいは親水性の蛍光プローブを取り込ませ、その蛍光プローブの静的・動的な挙動を追跡することで、脂質膜の内部環境を評価することができます。脂質極性基頭部近傍に配向する蛍光プローブであるProdanは、脂質膜状態に依存してその配向位置を変化させるために各相状態に対応して特徴的な蛍光スペクトルを示します。Prodanは疎水性プローブと親水性プローブの性質を併せ持っているため、一つのプローブで脂質分子の親水部変化における変化（前転移、指組み構造化）および疎水部における変化（主転移）の両方を追跡することができます。私達は、以前に構築されたPC二重膜の温度−圧力相図を参考にして、これまでProdan含有PC二重膜の蛍光スペクトルを測定してきました。最近、Prodan蛍光スペクトルの二次微分解析がPC二重膜中におけるProdan分子の配向位置変化（すなわち膜内パッキング状態変化）に関する有用な情報を与えることを見出し、膜内の脂質分子の充填具合（パッキング状態）を二次微分スペクトルの３次元表示化（イメージング）することを試みました。このイメージングにより、膜内パッキングに与えるアシル鎖の鎖長や非対称性の効果、ベシクルサイズの効果および水和結晶（サブゲル）相形成を明確にしました。



図６　ProdanによるC17PC二重膜内パッキングのイメージング

参考研究業績
1.
M. Goto, H. Sawaguchi, N. Tamai, H. Matsuki, S. Kaneshina, Effect of Vesicle Size on the Prodan Fluorescence of Diheptadecanoylphosphatidylcholine Bilayer Membrane under Atmospheric and High Pressures, Langmuir, Vol. 26, No. 16, pp. 13377-13384, (2010).
2.
M. Goto, T. Matsui, N. Tamai, H. Matsuki, S. Kaneshina, Prodan Fluorescence Detects the Bilayer Packing of Asymmetric Phospholipids, Colloids Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 84, No. 1, pp. 55-62, (2011).
3.
H. Matsuki, M. Goto, M. Kusube, N. Tamai, Imaging of Phospholipid Bilayers by a High-Pressure Fluorescence Technique: Detection of the Packing Difference (Selected Paper), Bull. Chem. Soc. Jpn., Vol. 84, No. 12, pp. 1329-1335, (2011).
4.
M. Goto, A. Wilk, K. Kataoka, S. Chodankar, N. Tamai, M. Fukui, J. Kohlbrecher, H. Ito, H. Matsuki, Study on the Subgel-Phase Formation Using an Asymmetric Phospholipid Bilayer Membrane by High-pressure Fluorometry, Langmuir, Vol. 28, No. 33, pp. 12191-12198, (2012).
記入者:松木　均 | コメント(0)

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