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
1.
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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.
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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.
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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.
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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). |