サイズ非対称な脂質二分子膜融合の生物学的意義に関するモデル実験研究

尺寸不对称脂质双层融合生物学意义的模型实验研究

• 批准号: 16770112
• 负责人: 湊元 幹太
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16770112/
• 关键词: リポソーム; ベシクル; マイクロリアクター; 膜融合; 人工細胞; 蛍光顕微鏡; サイズ非対称; 両親媒性ペプチド; 脂質二分子膜

物性の異なる膜間で生じる「非対称」な膜融合は生体の物質輸送やウイルス感染などに見られる重要な現象である。本研究は、単純な組成の脂質二分子膜からなるリポソーム間膜融合をモデル系として解析することにより、特に膜融合におけるサイズ非対称性の意義を「物質の輸送」の視点から明らかにすることを目的とした。本年度は前年度に引き続き非対称膜融合のモデル実験系として、数10μmの巨大リポソーム(GUV)に対する、サブμmのリポソーム(LUV)の融合現象に関して(1)塩基性両親媒性ペプチドにより誘起される非対称融合における至適条件の検討(2)非対称融合による物質輸送デモンストレーションとしてのGUVマイクロリアクター内反応制御及び(3)膜融合におけるサイズ非対称性の生物学的意義の考察を試みた。脂質混和及び内水相混和のGUVとLUVの酸性リン脂質(DOPC:DOPG)組成及び両親媒性ペプチド濃度に対する依存性について表面電荷中和の観点から詳細に検討し(1)GUVの酸性リン脂質含有率をLUVよりも大きくすることで両親媒性ペプチドがGUV膜へ比較的多く分配され且つ(2)ペプチド正電荷の量を両リポソーム負電荷の総量より少なくすることで両リポソーム膜に電荷を残存する条件を設定することにより同サイズ間の融合よりも非対称融合が優性に誘起されることを明らかにした。更にβグルコシド誘導体蛍光基質を保持したGUVにβグルコシダーゼを封入したLUVを上記条件により融合させLUVからGUV内水相への酵素導入による反応開始に成功した。本研究よりサイズ非対称融合では、酸性リン脂質/塩基性ペプチドの量比によりキャリア(LUV)間の分散とGUV膜の一部とLUV膜との間の局所的相互作用がコントロールされ物質導入に有利な条件設定が可能となることが見出せ、この単純システムは生体における非対称な膜融合機構との本質的な共通点を類推させた。

具有不同物理特性的膜之间发生的“不对称”膜融合是在生物物质转运和病毒感染中看到的重要现象。这项研究旨在通过分析“材料传输”的角度来阐明大小不对称的重要性，尤其是在膜融合中，通过分析简单组合物的脂质体膜膜融合作为模型系统。继续从上一年开始，作为一种不对称膜融合的模型实验系统，我们试图研究（1）基本两亲性肽诱导的不对称融合的最佳条件，作为一种非对称膜融合的模型实验系统，作为非对称膜融合系统的模型实验系统，用于非对称膜融合的模型，以实验性融合（3）缩放量的象征，以相对的效率（3）缩放量的缩放量，以示意量的缩小量的缩小量，以下方面的缩小误解了，缩短了象征的尺寸，缩短了误解，缩短了象征。亚脂质体（LUVS）的融合现象具有几十μm。 The dependence of lipid and internal aqueous phase admixture on acidic phospholipid (DOPC:DOPG) composition and amphiphilic peptide concentration of GUVs were examined in detail from the viewpoint of surface charge neutralization, and it was revealed that (1) the acidic phospholipid content of GUVs is increased to LUVs, allowing the amphiphilic peptide to be distributed relatively more to the GUV膜和（2）肽电荷的量小于两种脂质体的负电荷的总量，并且通过设置两种脂质体中剩余电荷的条件，不对称融合在相同尺寸之间的融合中主要诱导。此外，将含有β-葡萄糖苷的LUV融合在携带β-葡萄糖苷衍生物的荧光底物的GUV中，在上述条件下，该反应通过将LUV从LUV引入GUV水相中的酶成功开始。从这项研究中可以发现，在尺寸 - 对称融合中，酸性磷脂/碱性肽的量比控制载体（LUV）之间的分散以及GUV膜的一部分之间的局部相互作用与LUV膜之间的局部相互作用，从而使有利于物质介绍的条件的条件类似于具有限制性的常规范围，并允许使用该系统的机构进行类似的效果。

项目成果

Giant vesicle as a simple model of a living cell : Construction of biochemical microreactors

巨型囊泡作为活细胞的简单模型：生化微反应器的构建

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Proceedings of the International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, MHS 2005 Micro-Nano COE
• 作者: Ikushiro H;Okamoto A;Hayashi H;Kanta Tsumoto
• 通讯作者: Kanta Tsumoto