生体で機能する糖脂質の機能解明を目指した支持脂質二重膜系での観測手法の確立と適用

本年度は生体由来の糖脂質(ガングリオシドGM1(GM1)、Membrane Protein Integrase (MPIase))を含む支持脂質二重膜についての研究を実施した。NTT物性科学基礎研究所との共同研究により、微細加工されたシリコン基板上に作製した自立型支持脂質二重膜中のドメイン形成を観察し詳細に解析した。異なる濃度のGM1を含む試料を作製し、自立領域中の脂質二重膜の局在およびドメイン形成の経時変化を観察した。GM1濃度を増加させると、脂質分子の局在が変化し、自立領域のGM1含有ドメイン形成が促進されることを見出した。その現象のGM1濃度依存性を明らかにした。この新規現象を糖鎖の揺動斥力に基づいて説明するメカニズムを提案した。この研究により、機能解明を目指す糖脂質を含有するドメイン形成を人工脂質二重膜中で任意に制御可能であることを示した。糖脂質であり膜タンパク質の膜挿入活性因子でもあるMPIaseを含有させた支持脂質二重膜を作製し観察を行った。また、膜挿入の阻害因子であるジアシルグリセロールを含有させた支持脂質二重膜の作製と観察を行った。MPIase濃度に依存したドメイン形成を見出した。原子間力顕微鏡観察では、MPIase濃度に依存して出現するドメインが周囲よりも凹んだ領域として観察された。研究者の先行研究による知見から、観測された凹んだドメインは頭部に糖鎖を有するMPIaaseが集合している領域であると結論づけた。さらにジアシルグリセロールのドメインの形成の濃度依存性や温度依存性を見出し、解析を行った。これらの研究により、MPIaseおよびジアシルグリセロールの細胞膜中での基礎的な物性の一部を明らかにした。また、膜タンパク質挿入を促進または抑制する機能を有する人工細胞膜系としての可能性を示した。

本年度は生体由来の糖脂質(ガングリオシドGM1(GM1)、Membrane Protein Integrase (MPIase))を含む支持脂質二重膜についての研究を実施した。NTT物性科学基礎研究所との共同研究により、微細加工されたシリコン基板上に作製した自立型支持脂質二重膜中のドメイン形成を観察し詳細に解析した。異なる濃度のGM1を含む試料を作製し、自立領域中の脂質二重膜の局在およびドメイン形成の経時変化を観察した。GM1濃度を増加させると、脂質分子の局在が変化し、自立領域のGM1含有ドメイン形成が促進されることを見出した。その現象のGM1濃度依存性を明らかにした。この新規現象を糖鎖の揺動斥力に基づいて説明するメカニズムを提案した。この研究により、機能解明を目指す糖脂質を含有するドメイン形成を人工脂質二重膜中で任意に制御可能であることを示した。糖脂質であり膜タンパク質の膜挿入活性因子でもあるMPIaseを含有させた支持脂質二重膜を作製し観察を行った。また、膜挿入の阻害因子であるジアシルグリセロールを含有させた支持脂質二重膜の作製と観察を行った。MPIase濃度に依存したドメイン形成を見出した。原子間力顕微鏡観察では、MPIase濃度に依存して出現するドメインが周囲よりも凹んだ領域として観察された。研究者の先行研究による知見から、観測された凹んだドメインは頭部に糖鎖を有するMPIaaseが集合している領域であると結論づけた。さらにジアシルグリセロールのドメインの形成の濃度依存性や温度依存性を見出し、解析を行った。これらの研究により、MPIaseおよびジアシルグリセロールの細胞膜中での基礎的な物性の一部を明らかにした。また、膜タンパク質挿入を促進または抑制する機能を有する人工細胞膜系としての可能性を示した。