2021 Fiscal Year Research-status Report
フルオロフォビック効果による自発的膜タンパク質集積を用いた人工細胞膜構造体の創製
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20K06573
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
園山 正史 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40242242)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 俊之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10248065)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リン脂質 / 膜タンパク質 / フッ素化 / 境界脂質 / フルオロフォビック効果 / フルオロフィリック効果 / 脂質膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重要な材料である含フッ素DPPCアナログリン脂質分子群（Fn-DPPC，n =4, 6, 8）については，昨年度までに十分に純度の高い化合物を得る方法は確立できており，今年度で膜タンパク質再構成に展開することが十分に可能な量を確保できた。これまでパーフルオロ鎖長が偶数のもののみ開発してきたが，顕著な鎖長依存性が見られることが明らかになってきたので，大きく膜物性が変化するポイントとその原因を探るために，奇数のパーフルオロ鎖を有する部分フッ素化リン脂質群も少しずつ開発しており，比較対象に加えつつある。これらを含めて，十分に再現性のある脂質膜の熱物性データを取得でき，類縁化合物のFn-DMPCとの比較により，フッ素導入量が熱物性に与える影響の詳細が明らかになりつつある。また，詳細な考察を進めるために，放射光Ｘ線回折実験を行い，現在データ解析を進めている。
膜タンパク質再構成実験については，Fn-DPPC脂質膜にバクテリオロドプシン（bR）を高収率で組み込むことに成功しており，脂質膜の相転移がbRの高次構造，さらに光サイクルへ与える影響に関して系統的な知見を得ることができた。現在，既に報告済みのFn-DMPCに関する結果と比較を行っており，類似した傾向が見られる部分が多いが，アシル鎖自体の長さにも強く依存した特徴が見られている。他の膜タンパク質についても一定の収率で脂質膜への再構成に成功しており，今後の研究展開の基礎ができた。
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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
含フッ素DPPCアナログ脂質分子群（Fn-DPPC）については，膜タンパク質の再構成実験を一定規模で実施する量を準備することができた。Fn-DPPC脂質膜懸濁液のDSC測定についてはほぼ再現性のあるデータが得られており，本年度測定した放射光Ｘ線回折実験のデータの解析を進めることにより，Fn-DPPC二分子膜の熱物性と構造に関する知見が近く得られそうである。一方，予定していた，一般的に境界脂質と考えられている不飽和結合を有する脂質(POPCやDOPC)を含む混合膜については実験を現在実施中であり，今後スピードアップしていけば問題ない。
膜タンパク質再構成実験については，これまでのFn-DMPC脂質群の研究で用いて来たバクテリオロドプシン（bR）の実験は順調に進んでおり，高次構造・機能等，詳細な比較を現在行っている。また，他のいくつかのロドプシン類についても部分フッ素化リン脂質群への再構成実験を開始しており，膜タンパク質再構成実験における部分フッ素化リン脂質の特徴がわかりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
少し遅れ気味である，一般的に境界脂質と考えられている不飽和結合を有する脂質(POPCやDOPC)を含む混合膜に関する研究に特に力を入れる。混合膜の特徴を明らかにするために，従来用いて来た示差走査熱量測定による熱物性の解析に加えて，放射光Ｘ線回折実験による構造解析，環境応答型蛍光プローブを用いた膜物性の測定を行う。
混合膜への膜タンパク質再構成実験には，これまでの先行研究と比較しやすいbRを中心に，複数の膜タンパク質を用いる。特に光受容膜タンパク質については，機能発現機構への影響を明らかにするために，レーザーフラッシュホトリシスによって得られる過渡吸収スペクトルのグローバルフィッティングを行う予定である。これらの結果を，Fn-DMPCやFn-DPPCのみからなる場合の結果と比較することにより，混合膜を利用した再構成の特徴を明らかにする。
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Research Products
(23 results)
