生体膜のキュービック相の構造・安定性・相転移の研究とそのバイオテクノロジーへの応用

立方相生物膜的结构、稳定性、相变研究及其在生物技术中的应用

• 批准号: 03F03099
• 负责人: 山崎 昌一
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F03099/
• 关键词: 生体膜のキュービック相; キュービック相-L_α相間の相転移; 生体膜の静電相互作用; カルシウムイオン; LUV; モノオレイン; Q^<224>相; Q^<229>相

モノオレイン(MO)の膜は過剰水の存在下でキュービック相(Q^<224>相)であるが、高い表面電荷密度を持つジオレオイルホスファチジン酸(DOPA)とMOの混合脂質膜は、L_α相の多重層リポソーム(MLV)を形成することを我々はすでに見出している(Biophys.J.81,983-993,2001)。本研究ではまず、L_α相のDOPA/MO-MLVに対するCa^<2+>の効果をX線小角散乱(SAXS)により調べたが、キュービック相には相転移しなかった。そこで、負電荷を持つ脂質としてDOPAの代わりにジオレオイルホスファチジルグリセロール(DOPG)を用いて、MOの構造安定性に対する表面電荷密度の効果をSAXSにより調べた。DOPGの濃度が増大するにつれて、Q^<224>相から別のキュービック相であるQ^<229>相に相転移し、次にL_α相に相転移した。L_α相のDOPG/MO-MLVに対するCa^<2+>の効果を調べたところ、低濃度のCa^<2+>がキュービック相(Q^<224>相およびQ^<229>相)を誘起することを見出した。このことは、低濃度のCa^<2+>によりこの膜の相構造を効果的に制御できることを示している。また、DOPG/MOの単分子膜の自発曲率はCa^<2+>濃度の増加につれて増大した。この結果より、Ca^<2+>によるL_α相からキュービック相への相転移においては、単分子膜の自発曲率の増加による弾性エネルギーの変化が一つの主要な要因であると考えられる。さらに、直径が100nm程度のDOPG/MO膜のLUV(Large Unilamellar Vesicle)を作成し、Ca^<2+>との相互作用をSAXSにより調べた。その結果、低濃度のCa^<2+>がLUVをキュービック相に構造転換することを見出した。

The <224>formation of multi-layered complex (MLV) in MO and DOPA mixed lipid films in the presence of water has been shown in Biophys. J. 81, 983 - 993, 2001. In this study, the DOPA/MO-MLV of L_α phase is related to Ca^&lt;2+&gt;, and the effect of X-ray small angle scattering (SAXS) is different. The effect of SAXS on surface charge density due to the structural stability of MO and the use of DOPG (DOPG) in the production of DOPA. As the concentration of DOPG increases, the Q^<224>phase shifts from the other phase to the Q^<229>phase, and the L_α phase shifts from the second phase. DOPG/MO-MLV of L_α phase causes Ca^&lt;2+&gt; and Ca^&lt;2+&gt; phase (Q^phase <224>and Q^<229>phase) to be induced. This event demonstrates that the phase structure of this membrane can be effectively controlled by low concentrations of Ca^&lt;2+&gt;. Therefore, the spontaneous curvature of DOPG/MO monomer films increases with increasing Ca^&lt;2+&gt; concentration. As a result, the increase of spontaneous curvature of monomolecular films and the change of their properties are the main causes of the phase shift of L_α phase. LUV(Large Unilamellar Vesicle) of DOPG/MO films with diameters of up to 100nm was prepared and the interaction of Ca^&lt;2+&gt; and SAXS was modulated. As a result, low concentrations of Ca^&lt;2+&gt; were found in the structure of the LUV phase.

项目成果

Effect of Peptides and Ions Interacting with Electrically-Neutral Membrane- Interface on Structure and Stability of Lipid Membranes in the Liquid-Crystalline Phase and in the Liquid-Ordered Phase

肽和离子与电中性膜界面相互作用对液晶相和液体有序相中脂质膜的结构和稳定性的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Condensed Matter 17(In press)
• 作者: S.Ohno;K.Nakatsuji;F.Komori;Q.Shen;A.B.Cruz;Q.Shen;L.J.Diguna;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;Q.Shen;A.B.Cruz;T.Toyoda;T.Toyoda;Q.Shen;A.B.Cruz;Q.Shen;Q.Shen;T.Toyoda;A.B.Cruz;Q.Shen;L.J.Diguna;Fumiko Kimura;Fumiko Kimura;平井 諒子;Masaya Ikuno;Ryoko Sano et al.
• 通讯作者: Ryoko Sano et al.

Effect of positively charged short peptides on stability of cubic phases of monoolein/dioleoylphosphatidic acid mixtures

• DOI: 10.1021/la0469607
• 发表时间: 2005-06-07
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Masum, SM;Li, SJ;Yamazaki, M
• 通讯作者: Yamazaki, M