2013 Fiscal Year Research-status Report
膜タンパク質の再構成マトリックス材料となる含フッ素擬環状型人工脂質の開発
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23590039
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高木 俊之 独立行政法人産業技術総合研究所, 幹細胞工学研究センター, 主任研究員 (10248065)
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| Keywords | 擬環状脂質 / 含フッ素脂質 / バクテリオロドプシン / ペルフルオロアルキル / ベシクル / 再構成膜 / 二分子膜 / 単分子膜 |
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| Research Abstract |
本研究では、安定な脂質・膜タンパク質複合体を利用したバイオセンサの開発研究を行うことを目的としている。古細菌の生体膜の主成分である向かい合う二本鎖リン脂質分子がアルキル鎖末端の分子間共有結合により二量体化した構造を持つ環状リン脂質の擬環状化およびフッ素化、またこれらの脂質・膜タンパク複合体の創成を試みた。
Di-O-tetradecylphosphatidylcholine（DTPC）を基本骨格とする環状リン脂質のアルキル鎖の一方を切断した二量体化リン脂質である擬環状リン脂質（PC-DTPC）の合成に成功し、さらにPC-DTPCの含フッ素化擬環状体（PC-F-DTPC）の合成にも成功した。また、含フッ素アルキル鎖ライブラリとして、CF3基からF(CF2)10基まで導入出来る経路を見出し、PC-F-DTPCライブラリ作製に目処が付いた。
合成した脂質の擬環状化および含フッ素化が膜物性に及ぼす影響および膜に再構成した膜タンパク質バクテリオロドプシン（bR）の構造・機能に及ぼす効果について検討した。DSC測定において、PC-DTPCのゲル相-液晶相転移温度は、DTPCより約25℃高温度となった。さらにPC-DTPCの Hは、DTPC二分子換算のものと比較すると、約7 kJ/mol 大きい値を示した。また、擬環状リン脂質PC-DTPC およびDTPC へのbR の再構成は、いずれの脂質においても、80％を越える十分高い収率で再構成試料を得ることができた。bR 分子の集合状態を可視円二色性分光法により調べたところ、いずれの試料もゲル相においては、正と負のピークからなる典型的なスペクトルパターンを示し、天然紫膜と類似した三量体構造を形成していると考えられる。脂質の擬環状化は、膜タンパク質の機能・安定性を天然脂質同様の環境を提供できることを示した。
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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
古細菌の生体膜主成分である環状リン脂質のアルキル鎖の一方を切断した擬環状型リン脂質および含フッ素化擬環状型リン脂質の合成は合成スキーム通りに進めることができ、種々の合成ライブラリ作製も可能となった。また、合成した脂質膜への膜タンパク質バクテリオロドプシン（bR）の再構成にも成功した。さらに合成した脂質の擬環状化および含フッ素化が膜物性に及ぼす影響および膜に再構成した膜タンパク質バクテリオロドプシン（bR）の構造・機能に及ぼす効果の検討から、脂質の擬環状化が膜タンパク質の機能・安定性を天然脂質同様の環境を提供し、含フッ素化は再構成膜bRの高温での安定性を向上できることを見出した。以上のことから「おおむね順調に進行している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
古細菌の生体膜主成分である環状リン脂質のアルキル鎖の一方を切断した擬環状型リン脂質および含フッ素化擬環状型リン脂質からなる再構成膜タンパク質バクテリオロドプシン（bR）の長期安定性評価を試みる。天然脂質膜（紫膜）と比較し、脂質の擬環状化および含フッ素化が再構成膜タンパク質バクテリオロドプシン（bR）に及ぼす影響について検討し、膜タンパク質再構成膜として利用できる高配向秩序で適度な膜流動性を有するマトリックス候補材料を見出す。
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