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。

The membrane fusion is an important phenomenon in the transport of biological substances. The purpose of this study is to analyze the relationship between the molecular membrane fusion of lipid and the molecular membrane fusion of lipid. This year, compared with the previous year, the number of 10μm giant UV (GUV) systems was increased. The fusion phenomena of LUV are related to (1) the optimal conditions of asymmetric fusion induced by the affinity of LUV;(2) the optimal conditions of mass transport induced by asymmetric fusion; and (3) the biological significance of asymmetric fusion induced by membrane fusion. A detailed analysis of the dependence of lipid mixing and internal aqueous phase mixing on the composition and concentration of GUV and LUV acidic lipids (DOPC:DOPG) was conducted.(1)GUV acidic lipid content, LUV concentration, LUV concentration, DOPG concentration, DOPG concentration, DOPC concentration, DOPG concentration, In addition, the introduction of enzyme into the aqueous phase of the GUV was successfully carried out under the conditions of the inclusion of the β-cell inducer in the GUV. In this study, we studied the interaction between the dispersion of lipid and lipid in the non-symmetric fusion, the ratio of lipid to lipid in the acidic phase (LUV), and the interaction between the dispersion of lipid and lipid in the LUV phase (LUV) and the interaction between the dispersion of lipid and lipid in the LUV phase (LUV).

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