脂質キュービック相の高分子化による構造安定化と膜タンパク質との複合化

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膜タンパク質を天然の状態のまま取り込めるバルク材料として脂質二分子膜と水チャネルからなるリオトロピック液晶「脂質キュービック相」が注目されている。本研究課題では、脂質キュービック相の脂質二分子膜に高分子架橋を施すことで、さまざまな温度・含水条件でもそのナノ構造を保持可能な、高分子性のバルク材料「架橋脂質キュービック相」を開発し、その膜タンパク質固定化媒体としての活用可能性の追求を目標としている。2021年度はまず、架橋脂質キュービック相を構築するための人工脂質として、親水性末端に架橋部位としてアルコキシシリル基を有する有機ケイ素脂質の設計・合成を実施した。次いで、合成した有機ケイ素脂質が示す重合反応についてサイズ排除クロマトグラフィー及び質量分析を用いて評価を行った。結果として、含水条件におけるゾル-ゲルにより脂質分子間のシロキサン架橋が進行することで、脂質オリゴマーを形成可能であることが確認された。さらに、含水条件において有機ケイ素脂質が構築するナノ構造について、偏光顕微鏡観察と小角エックス線散乱測定を用いて詳細に評価を行った。結果として、有機ケイ素脂質がラメラ相やキュービック相をはじめとしたさまざまな液晶構造を、時間発展的に形成することを明らかにした。以上の結果は、合成した有機ケイ素脂質が、本研究が目指す「架橋脂質キュービック相」を形成するための有効な構成要素として機能しうることを示唆する。