脂質ラフト形成に関わるスフィンゴ脂質の配座解析

脂質ラフトはスフィンゴミエリン(SM)およびコレステロール(Chol)に富んだ細胞膜上のマイクロドメインであり、様々な疾患や細胞間シグナル伝達などといった多岐にわたる生命現象に関与していると考えられているが、ラフト形成機構の詳細は不明である。生体膜はその非結晶性や異方性のため、X線結晶構造解析のような従来の構造解析法が適用できず、ラフト中での脂質の構造情報は未だ得られていない。そこで、NMRを利用して、脂質膜中におけるSMの立体配座を明らかにし、ラフト形成の構造的要因を明らかにすることを計画した。膜法線に対するアミド平面の配向を求めるために、15N標識SMを用いて固体NMRにおけるREDOR測定を行い、炭素-窒素核間双極子相互作用を求めた。求めた双極子相互作用に基づいてアミド平面の配向を解析したところ、Cholの有無によらずアミド平面の配向はほとんど変化しないことが分かった。一方で、Cholが共存することでオーダーは増加しており、Cholによってアミド部分の揺らぎが抑制されることが示唆された。続いてリン酸部分の配向解析のために、13C標識SMを用いてREDOR測定を行い、リン-炭素核間双極子相互作用を求め、リン酸部の配座・配向を決定した。その結果、Cholの有無によってリン酸部の配向が変化することが明らかとなった。以上より、膜中のSMの構造を求め、Cholの有無による構造変化を明らかにすることに成功した。SMはCholと相互作用することで、分子全体の揺らぎ、特にアミド部分の揺らぎが顕著に減少することが示された。またリン酸部分の配向も大きく変化した。この構造変化およびアミド部分の揺らぎの減少により、アミド部位間の水素結合を通したSM分子間の相互作用が安定化され、脂質ラフト形成が促進されると推定された。

脂質ラフトはスフィンゴミエリン(SM)およびコレステロール(Chol)に富んだ細胞膜上のマイクロドメインであり、様々な疾患や細胞間シグナル伝達などといった多岐にわたる生命現象に関与していると考えられているが、ラフト形成機構の詳細は不明である。生体膜はその非結晶性や異方性のため、X線結晶構造解析のような従来の構造解析法が適用できず、ラフト中での脂質の構造情報は未だ得られていない。そこで、NMRを利用して、脂質膜中におけるSMの立体配座を明らかにし、ラフト形成の構造的要因を明らかにすることを計画した。膜法線に対するアミド平面の配向を求めるために、15N標識SMを用いて固体NMRにおけるREDOR測定を行い、炭素-窒素核間双極子相互作用を求めた。求めた双極子相互作用に基づいてアミド平面の配向を解析したところ、Cholの有無によらずアミド平面の配向はほとんど変化しないことが分かった。一方で、Cholが共存することでオーダーは増加しており、Cholによってアミド部分の揺らぎが抑制されることが示唆された。続いてリン酸部分の配向解析のために、13C標識SMを用いてREDOR測定を行い、リン-炭素核間双極子相互作用を求め、リン酸部の配座・配向を決定した。その結果、Cholの有無によってリン酸部の配向が変化することが明らかとなった。以上より、膜中のSMの構造を求め、Cholの有無による構造変化を明らかにすることに成功した。SMはCholと相互作用することで、分子全体の揺らぎ、特にアミド部分の揺らぎが顕著に減少することが示された。またリン酸部分の配向も大きく変化した。この構造変化およびアミド部分の揺らぎの減少により、アミド部位間の水素結合を通したSM分子間の相互作用が安定化され、脂質ラフト形成が促進されると推定された。