グラム陰性細菌の膜タンパク質挿入機構を模倣した人工細胞の創出

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当該の研究課題の達成のために、リポソーム膜の内葉及び外葉にそれぞれ異なるタンパク質を配向した細菌サイズのリポソーム創出を行った。目的達成のため、過去に報告されているリポソーム作成方法である、Oil in water emulsion法とExtruder法の組み合わせに着目した。これによりリポソーム膜内葉にベンジルグアニン基を修飾した脂質及びSNAP-GFPを、外葉にビオチン基を修飾した修飾脂質及びStreptavidin-Alexafluore 647を配向させた。得られたリポソームの粒子径分布を動的光散乱法による粒子径の評価により作成されたリポソームのサイズは直径1 μmであったため、細菌サイズのリポソームが作成できていることを確認した。また、フローサイトメトリーを用いてAlexafluore 647とSNAP-GFP両者の蛍光を評価したところ、膜内外で異なるタンパク質組成を持つ細菌サイズのリポソーム構築に成功したと考えられる。作成したリポソームがユニラメラであることが細菌の機能再現においても重要であるため、クライオ電子顕微鏡およびα-hemolysinを用いたラメラリティ評価を行ったところ、90%を超えるリポソームがユニラメラであることが明らかとなった。この結果は過去のリポソーム作成方法として知られるExtruder法と比較しても非常に高く、本手法で作成したリポソームは細菌の膜機能やその構造を高度に再現できることが示唆された。本研究内容はACS synthetic biologyにてAcceptされており、細菌における膜タンパク質分泌、シグナル伝達、膜分裂に関連する機能再現に資すると考えられる。