2005 Fiscal Year Annual Research Report
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17540382
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
瀬戸 秀紀 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60216546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 研一 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80110823)
北畑 裕之 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20378532)
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| Keywords | リン脂質 / ベシクル / 静置水和法 / 時分割X線小角散乱 / AFM / 位相差顕微鏡 / unbinding転移 |
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| Research Abstract |
生体膜の基本構成物質であるリン脂質は、生体内で二重層膜となり細胞などのマイクロメータースケールの小器官を形成する。ところが単体の(合成)リン脂質を単に水に溶かしただけでは、繰り返し周期が60Å程度の多重層膜を形成するだけで、自発的に単層のマイクロメータースケールの小空間(巨大ベシクル)を作ることはない。従ってリン脂質がどのような場合に巨大ベシクルを形成する要因を明らかにすることは、重要な課題である。
本研究では以上のような観点から、合成リン脂質から巨大ベシクルを形成する一つの方法として知られている「静置水和法」に着目し、その機構を解明することによってリン脂質の自己組織化の要因を明らかにすることを目的として研究を行った。
まず我々は、リン脂質分子の膜内での構造の違いによりベシクル形成能に違いが出ることに着目して、室温でゲル相にあるDPPCと液晶相になるDOPCの水和前の乾燥膜での状態の違いを位相差顕微鏡とAFM測定により調べた。これによるとゲル相では膜間はある程度は揃っているものの表面構造が大きく乱れているのに対して、液晶相では二重層膜が階段状に積み重なっている事が分かった。また積み重なったリン脂質膜の大きさがベシクルサイズに対応していることも明らかにした。そして巨大ベシクルが形成されるためには、乾燥膜が階段状の形態を取っている必要があることを示した。
続いて我々は乾燥膜が水和してベシクルが形成される過程を、SPring-8のX線小角散乱装置BL-40B2を用いて時分割小角散乱実験により調べた。これによると水和とともにリン脂質乾燥膜の膜間が数Å増大し、いったん準安定状態に落ち着いてから徐々に膜がはがれていく様子が観測された。そしてこの過程をunbinding転移であると考えて、遷移確率から自由エネルギーの形状を推定した。これにより、乾燥膜からのベシクルの形成は最外層の膜のみに関しての有効立体斥力が数%増大するだけで起こりうる、と言うことを示した。
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