2019 Fiscal Year Research-status Report
荷電脂質膜における多価イオン間静電相互作用と相分離
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17K05610
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
下川 直史 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (20700181)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リン脂質 / リポソーム / ベシクル / 脂質二重膜 / 相分離 / 静電相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リン脂質が水中で形成する脂質二重膜は、生体膜のモデル系として用いられている。多成分脂質膜では、すべての成分が均一に混ざり合わない相分離が観察され、生体膜で形成されているとされるラフト構造との関係から研究が進められてきている。本研究課題では特に電荷を有した荷電脂質を含む脂質二重膜での相分離や変形に注目し研究を進めている。当該年度は昨年度に引き続き１．多価カチオンが誘起する負電荷脂質膜での相分離、２．膜張力が誘起する二成分負電荷脂質膜での三相分離、３．多価負電荷脂質を含む脂質膜での相分離ドメイン界面張力測定、４．粗視化シミュレーションによる電場下での荷電脂質膜の相分離と変形、またさらに５．浸透圧と不飽和脂肪酸による相分離ドメイン界面張力制御を行ってきた。
１．では価数、構造の異なる塩を荷電脂質膜に添加し相分離を観察した。今年度は特に温度を変化させた際の挙動に注目して研究を進めた。構造が球形のカチオンと棒状のカチオンでは膜面に吸着した際の配向エントロピーの違いがあり、それにより温度変化による応答の仕方が大きく異なることがわかった。
２．では浸透圧により荷電脂質膜で相分離が誘起され、脂質二成分系にも関わらず三相共存が現れることがわかった。今年度は三相の同定を荷電ナノ粒子の添加により行い、前年度のシミュレーション結果と一致する結果を得た。
３．では１価と３価の負電荷リン脂質が相分離界面張力を低下させること、塩の添加で張力の低下が抑えられることを示した。また、ミクロ相分離構造が出現することもわかった。
４．では粗視化シミュレーションを用いて、荷電ベシクルに電場を印加し、相分離と膜変形を解析した。今年度は電場による荷電ドメインの微小操作が可能であることを示した。
５．では鎖長や二重結合の位置が異なる５種類の不飽和脂肪酸と浸透圧による相分離ドメイン界面張力の制御を行った。
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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
当該年度予定していた内容はほぼ行うことができ、さらにいくつか予定していなかった研究も進んできており、おおむね、すべて予定通り研究が進んでいる。１．では高い温度での実験を進めることができ、温度による影響を明らかにすることができた。今後蛍光異方性などいくつかの実験を併用し相挙動を詳細に解析する。２．はほとんどの実験を終え、現在論文を執筆中である。３．は線張力の低下だけでなくミクロ相分離構造の形成も明らかにすることができた。線張力測定も順調に進んでいる。４．はドメインの微小操作を明らかにし先行研究と一致する結果を得た。現在論文の準備を進めている。５．は浸透圧による物理的な刺激と不飽和脂肪酸の添加という化学的な手法の２つにより線張力を制御できることを明らかにしている。示差走査熱量測定などを併用し研究を進めており、順調に結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方針は以下の通りである。
１．は再現性の低いデータを追実験し、理論計算または追加の実験を行いイオンと荷電脂質の相互作用を明らかにする。蛍光異方性、熱量測定、ゼータ電位測定のいずれかを行う予定である。
２．は上述の通り論文としてまとめ発表する予定である。
３．はほとんどの実験が終わっており、線張力測定の解析を行い論文としてまとめる準備を進めていきたい。
４．も上述の通り論文化の準備を進める。
５．は示差走査熱量測定を現在行っている。その結果を見て、追加で蛍光異方性などの実験を行うかどうかを判断する。その後、論文としてまとめる準備を進めていく。
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