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分子レベルでの膜構造変化から迫る力学的要因による溶血メカニズムの解明

从分子水平上膜结构的变化阐明机械因素引起的溶血机制

基本信息

批准号：
15J05070
负责人：
重松大輝
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J05070/
关键词：
リン脂質二重膜コレステロール分子動力学シミュレーション

项目摘要

コレステロールを含むリン脂質二重膜と含まない膜に対して，様々な速さで引張を与える分子動力学シミュレーション(MDS)を行った．その結果，コレステロールを含む膜かつ引張速さが遅い場合のみ膜の指組構造ゲル相への相転移が起こることが明らかになった．また，孔形成に必要な面積ひずみは引張速さの増加とコレステロールの含有のそれぞれの影響とそれらの交互作用効果を受けることが統計的に明らかになった．孔形成の初期段階である水分子の膜内への侵入のしやすさが引張による膜の相転移でどのように変化するかを明らかにするために，引張を受けた膜の水分子透過性を見積るMDSを行った．水分子透過性は引張に伴って，増加するが，膜の相転移が起こると，急激に減少した．このことから，引張による膜の相転移は水分子の膜内への侵入を妨げ，孔が形成しにくくなることが示唆された．秩序液相のリン脂質二重膜が引張を受けることにより指組構造ゲル相へ相転移するメカニズムを記述する数理モデルを構築した．数理モデルから予想された引張による膜面積の増加に伴う相転移進行度合いの変化は前述の引張シミュレーションから得られたものと一致した．本モデルは，膜の力学特性とその周囲の力学的環境がどのような場合において指組構造ゲル相への引張による相転移が起こるかを推測する上で有用となると考えられる．以上から，引張による相転移の詳細を明らかにするとともに，それが孔の形成に与える影響を明らかにした．このことから，赤血球膜破断の初期段階である孔の形成の分子レベルでのメカニズムが明らかになった．また，平成28年度行う予定であった膜破断の第二段階である孔の成長に関しても，成長のしやすさを決める膜の材料定数である孔壁での線張力係数の推定をMDSを用いて行った．その結果から，コレステロール分子には線張力係数を増加させ，孔の成長を妨げる働きがあることを分子レベルで明らかにした．

The molecular dynamics of the complex complex is discussed in detail. As a result, the structure of the finger assembly of the membrane in the case of the phase shift. The necessary area for pore formation is the increase in the tensile velocity of the pore and the influence of the pore on the interaction between the pore and the pore. The initial stage of pore formation is the penetration of water molecules into the membrane. The permeability of water molecules increases due to stress, and the phase shift of the membrane increases due to stress. The phase shift of the membrane due to the expansion of the membrane due to the invasion of water molecules into the membrane due to the formation of pores due to the formation of pores. The structure of the lipid double membrane in the liquid phase is described mathematically. The increase of membrane area accompanied by the phase shift and the change of membrane area accompanied by the phase shift were discussed. The mechanical properties of the membrane and the mechanical environment of the membrane are discussed in detail. As mentioned above, the details of the phase shift during tension are clear, and the impact on the formation of holes is also clear. The initial stage of erythrocyte membrane rupture is the molecular stage of pore formation. The second stage of membrane rupture is determined by the number of materials used for membrane growth. As a result, the linear tension coefficient in the molecule increases, which hinders the growth of pores. This makes it clear that the molecule will change.