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

支持脂质双层膜系统观察方法的建立和应用，旨在阐明在生物体中发挥作用的糖脂的功能

• 批准号: 19J12718
• 负责人: 柿本 恭宏
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12718/
• 关键词: 人工細胞膜; 糖脂質; 支持脂質二重膜; 親水性高分子; 蛍光顕微鏡; 原子間力顕微鏡; GM1; MPIase

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。

This year's research on biologically derived glycolipids (GM1, Membrane Protein Integrase (MPIase)), which supports lipid double membranes, was carried out. NTT Institute of Physical Science and Basics jointly researched and analyzed the formation of self-supporting lipid double membranes on microfabricated substrates. The GM1 containing different concentrations of the sample was produced, and the structure of the lipid double membrane in the independent field was changed when the lipid double membrane was formed. The concentration of GM1 is increased, the structure of lipid molecules is changed, and the independent field of GM1 is formed, and the formation of GM1 is promoted, and the appearance of the lipid molecules is improved. The phenomenon of GM1 concentration dependence is clear.このNew regulations phenomenonをsugar lockの揺kinetic repulsive forceにbaseづいて explanationするメカニズムをproposalした. The research results and functional explanations of the artificial lipids in the artificial lipid double membrane formed by the glycolipids are as follows: Glycolipid でありmembrane タンパクqualityのmembrane insertion active factor でもあるMPIaseをcontains させたsupport lipid double membrane をproduced し観看を行った.また、Membrane insertion inhibitory factor であるジアシルグリセロールを contains させた to support the production of lipid double membrane and と看を行った. The MPIase concentration depends on the concentration of the MPIase. The interatomic force is observed using a microscopic microscope, and the MPIase concentration is dependent on the appearance of the material. The researcher's first study is to see and see the head of the head. Sugar lock を有するMPIaase がassemble しているfield であると Conclusion づけた.さらにジアシルグリセロールのドメインの Formation のConcentration Dependence やTemperature Dependence をSee し、Analysis を行った.これらの Research on により, MPIase およびジアシルグリセロールのThe basic physical properties of での in cell membranes を明らかにした. There is a possibility of artificial cell membrane system, which can promote the insertion of membrane material and suppress the function of membrane.

项目成果

Localization of phase separation domains in freestanding bilayer lipid membrane depending on Ganglioside GM1 concentration

独立双层脂膜中相分离域的定位取决于神经节苷脂 GM1 浓度

• 发表时间: 2019
• 作者: Y. Kakimoto;A. Oshima;Y. Ueno;R. Tero
• 通讯作者: R. Tero

Formation of supported lipid bilayers of Escherichia coli extracted lipids and their surface morphologies

• DOI: 10.7567/1347-4065/ab1b5f
• 发表时间: 2019-08-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kakimoto, Yasuhiro;Tero, Ryugo
• 通讯作者: Tero, Ryugo

Supported lipid bilayers of Escherichia coli lipids containing diacylglycerol

含有二酰基甘油的大肠杆菌脂质的支持脂质双层

• 发表时间: 2019
• 作者: Ryota Kobayashi;Yoshifuru Mitsui;Rie Umetsu;Masaki Mizuguchi;Keiichi Koyama,;Y. Kakimoto and R. Tero
• 通讯作者: Y. Kakimoto and R. Tero