生体膜における脂質ラフト―その存在の分光探索

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本研究課題の目的は，先端的分光法を利用して生体膜および人工脂質二重膜の構造と特性を解明することである．生物の生存にとって必要不可欠な生化学反応の多くが進行する脂質二重膜は水中に形成された油の膜であり，その厚さは約5ナノメートルでしかない．化学反応の場としては特異な環境といえる脂質二重膜において膜構成分子がどのように会合しているかを実験的に解明し，構造と機能発現との相関について考察する．研究の初年度となる令和4年度には，生体膜と人工脂質二重膜の双方の脂質二重膜の粘度を実験によって評価した．溶液中の化学反応においては，溶液の粘度は化学反応の速度に大きな影響を与える．しかし，通常用いられる粘度の測定法では5ナノメートルの厚さしかない脂質二重膜の粘度を測定できない．そのために，けい光寿命が周囲の粘度を反映して変化することが知られているtrans-スチルベンあるいはその類縁化合物の4--[4ジメチルアミノスチリルピリジン（DASP）をプローブ分子として脂質二重膜に埋め込んで，これらの分子のけい光寿命をピコ秒時間分解けい光分光法によって測定した．得られたけい光寿命からプローブ分子近傍の粘度を推定した．生体膜の試料としては大腸菌外膜を用いた．培養した大腸菌の外膜に埋め込んだプローブ分子のピコ秒時間分解けい光スペクトルを測定した．この実験から，大腸菌外膜は温度上昇とともに柔軟性を失うことが示唆された．人工脂質二重膜の試料としては，大きさが数マイクロメートルのベシクルを用いた．ベシクルを構成する脂質としてDOPC，DMPCおよびDPPCなどを用いた．調製した脂質二重膜ベシクルをスライドガラス上に保持して，ベシクル中の特定の位置からのけい光をピコ秒時間分解測定した．この実験からは，ベシクル脂質二重膜の粘度が時間の経過とともに大きく揺らぐことを示唆する結果を得た．