中性子回折法によるリン脂質2分子膜内部への水の浸透状態の解析

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63580210
• Research Institution: GUNMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 矢吹 貞人 群馬大学, 教養部, 教授 (50011581)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 浩平 茨城大学, 教育学部, 教授 (80008226) ; 滝沢 俊治 群馬大学, 教養部, 教授 (50008158)
• Keywords: 中性子回折 / 中性子小角散乱 / 親水性リン脂質 / 水 / 脂質2分子膜 / トリホスホイノシチド / フォスファチジルイノシト-ル2リン酸

Research Abstract

高エネルギ-物理学研究所ブ-スタ-利用施設に設置された装置SANを用い、親水性リン脂質トリホスホイノシチド(TPI)の多層2分子膜について、以下のように種々条件を変えての中性子小角散乱実験を行った。
1.小角散乱の重水分率、含水率による変化。重水分率は100%と50%の2種、含水率変化は0〜100%でとびとびに。
2.温度変化。2分子膜中の疎水性領域に水が浸透しているとされる低温(10℃)と、水は追い出されてしまっていると想定される高温(40℃)とで。
3.Ca^<2+>イオンの影響。脂質とのモル比1:1で。散乱強度のピ-クは2次あるいは3次まで観測された。そこで、含水率変化に伴うラメラ周期の変化についてのX線回折のデ-タを利用し、ラメラ間、頭部層、炭化水素鎖層(疎水性領域)への水分子の存在量を仮定し(パラメ-タ)、散乱ピ-ク強度の観測値と計算値が最も合致する水浸透モデルを求めた。その結果、
1.実験結果に最もよく合致するモデルは、予想された通り、含水率の増加とともに、膜中の疎水性領域へ水分子が浸透していくとするものである(10℃)。
2.Ca^<2+>イオンが存在するときは水は内部へ浸透しえない。
3.高温(40℃)になると、浸透していた水は追い出されてしまう。ことが明らかとなった。
以上の通り、本研究の所期の目的はほゞ完全に達成された。今後は、さらに研究を一歩進めて、水分子の浸透状態についてさらに分解能を高めた詳細な構造的知見を得るために、同所にある広角散乱装置WITによる実験を計画している。

Research Products

• [Publications] 矢吹貞人(第一著者)・滝沢俊治・林浩平・三友宏志・新村信雄・古坂道弘: "親水性リン脂質二重膜の疎水性領域への水の浸透" KENS-REPORT(1989/1990). 8. (1990)
• [Publications] S.YABUKI(Top AUTHOR),T.Takezawa,K.Hayashi,N.Niinuma,M.Furusaka: "NEUTRON SCATTERING STUDIES ON PENETRATION OF WATER INTO PHOSPHATIDYLINDSITOLDIPHOSPHATE BILAYERS" NATURE.