浸透圧の不均衡を利用したフィラメント状及び膜状構造物質の会合体形成の実用化の試み

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62880029
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 忠直 京都大学, 理学部, 助教授 (90093187)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安藤 栄司 松下電器, 中央研究所, 主任技師 ; 大西 俊一 京都大学, 理学部, 教授 (00025272)
• Keywords: 浸透圧の不均衡 / オスモティック・ストレス / オスモエラスティック・カップリング / 生体分子集合体の会合 / 脂質二層膜の会合 / アクチンフィラメントの会合

Research Abstract

浸透圧の不均衡によって生じる熱力学的な力と、分子集合体の弾性要素との間のカップリングを利用して分子集合体を会合させる方法を、理論面、実験面で研究し、今年度は以下の成果を得た。まず理論面では、溶質の弾性要素を考慮に入れて浸透圧の不均衡下での溶質分子の振舞いを熱力学的に解析した結果、平衡状態で次の関係式が成立することを明らかにした。Cosm=P_EここでCosmは浸透圧の不均衡により生じるオスモティック・ストレス、P_Eは溶質の弾性的な収縮により生じる弾性圧である。これより浸透圧の不均衡と溶質の弾性的収縮により生じる弾性圧とが釣り合う結果、溶質の自由エネルギーが増加し、会合体を形成することの可能性が解析的に明らかになった。次に実験面では、浸透圧の不均衡を、
1.高分子量の共溶媒により作り出す方法、
2.オスモメーターを利用して作り出す方法、について検討し、それぞれ次の成果を得た。
1.共溶媒として、高分子量のポリエチレングリコールを用い、リン脂質小胞及びアクチンフィラメントの会合現象を上述の理論により解析し、以下のことを明らかにした。即ち、高分子量のポリエチレングリコールの溶質表面からの選択的排除の結果、溶質分子はオスモティックストレスを受ける。その結果、脂質二層膜やフィラメントが収縮し、その自由エネルギーを増加させ、やがて会合する。そしてその会合状態は一つの熱力学安定状態である。
2.オスモメーターを利用して広範囲にわたる強さの浸透圧の不均衡を作り出し、かつ準弾性光散乱の測定および光化学反応を行うことが可能なシステムの試作をすすめ、前年度完了したレーザーを光源とした準弾性光散乱測定装置の組み立てに続き、今年度は半透膜を境とした内外の静水圧の差により浸透圧の不均衡を作ることが可能な特殊なセルを作製し、その性能を検討している。

Research Products

• [Publications] 山崎昌一: Biochemistry.
• [Publications] 伊藤忠直: Biochemistry.
• [Publications] 鈴木厚: Biochemistry.