2012 Fiscal Year Annual Research Report
化学反応場としての生体膜の特性:高速時間分解分光法による解明
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12J11163
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
野嶋 優妃 学習院大学, 理学部, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 脂質二重膜 / リポソーム / 高速時間分解分光法 / trans-スチルベン / 粘度 / エネルギー移動 |
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| Research Abstract |
生体膜は細胞の内外の境界であるだけでなく、光合成などの生化学反応が進行する場でもある。化学反応の速度は周囲の化学的性質の影響を受けるので、膜中で進行する生化学反応を理解するには、膜中の局所的環境を知る必要がある。そこで私は化学反応の進行に大きな影響を与える、膜中の粘度とエネルギー移動特性に注目して研究を行っている。膜中のこれらの性質を調べることで、生化学反応が効率よく進行する理由をよりよく理解することを目指している。
平成24年度は1.ピコ秒時間分解ラマン分光法を用いたリポソーム脂質二重膜中のエネルギー移動の観測と、2.ピコ秒時間分解けい光分光法を用いたリポソーム脂質二重膜中の粘度の見積もりについて研究を行った。1.については炭化水素鎖の鎖長と二重結合の数が異なる六種類のリン脂質からなる脂質二重膜中のエネルギー移動を観測した。脂質二重膜中のエネルギー移動を観測した例は研究代表者の知る限りまだ報告されていない。脂質二重膜は温度によって硬さの異なるゲル相と液晶相の二つの相を示す。実験結果から、液晶相の膜中のエネルギー移動速度はゲル相の膜中より大きいことがわかった。また、温度変化による膜構造の変化が膜中のエネルギー移動に与える影響を調べた結果、膜の温度が高いほど膜中のエネルギー移動速度は大きくなることがわかった。液晶相の膜中とゲル相の膜中ではエネルギー移動特性に大きな違いがあることが示唆された。2.については、炭化水素鎖の一方をピレニル基で置換したリン脂質を含む脂質二重膜中の粘度を見積もった。その結果、膜中でのけい光プローブの深さを固定しても膜中に粘度が数十倍異なる複数の溶媒和環境が存在することが示唆された。これまで均一であると考えられたきた単一のリン脂質からなる膜でも、粘度が数十倍異なる複数の環境から成る不均一な構造をもつと推測される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脂質二重膜中のエネルギー移動特性の評価については、平成24年度中に炭化水素鎖の炭素数と二重結合の数が異なる六種類のリン脂質からなる膜中でのエネルギー移動を観測できた。その結果、液晶相の膜中ではゲル相の膜中よりエネルギー移動速度が大きいという新たな知見が得られた。脂質二重膜中の粘度の見積もりについては、けい光プローブの膜中での深さを固定しても膜中に粘度が数十倍異なる複数の環境が存在するという新たな知見が得られた。どちらの研究内容も実験結果から新たな知見が得られたので順調に研究が進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
脂質二重膜中のエネルギー移動特性の評価については、周囲の温度の変化による膜構造の変化が膜中のエネルギー移動特性に与える影響と、膜にコレステロールを添加したことがエネルギー移動特性に与える影響を調べる。
また、ドイツ・イエナ大学のDeckert研究室にてチップ増強ラマン分光法を用いた複数のリン脂質から成る膜のドメイン構造の観測にも取り組む。脂質二重膜中の粘度の見積もりについては、ピレンなどのけい光プローブ分子の膜中での深さを変化させて粘度を見積もり、膜中の異なる深さにおける粘度の違いを調べる。
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