生体機能の素過程としての脂質膜上における分子認識

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07408018
• 研究種目: 一般研究(A)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 八田 一郎 名古屋大学, 工学部, 教授 (70016070)
• 研究分担者: 高橋 浩 名古屋大学, 工学部, 助手 (80236314) ; 日比野 政裕 名古屋大学, 工学部, 助手 (00242834)
• キーワード: 生体膜 / リン脂質 / 相転移 / X線回折 / 熱測定 / 相互作用 / 分子認識 / インターディジテイテッド構造

研究概要

生体膜上における機能発現過程の研究において、膜構造とその熱力学的状態の相関を研究することが重要である。この立場より、リン脂質膜の相転移においてX線回折と示差走査熱量の同時測定法を開発し、ホスファチジルコリンの水分散系の相転移で同時測定を行い、炭化水素鎖の融解と転移エンタルピーの間に強い相関があることを明らかにした。また、この方法をホスファチジルコリンとジアルキルグルセロースから成る水分散系の相転移挙動の研究に適用し、この系において特徴的な複合体の形成と相図との関係を明かにした。この結果は複合体相と単一相の2つより成る側方相分離の存在を支持しており、そのような側方相分離が液相線よりも高温側でも過渡的に存在する現象が見いだされた。さらに、リン脂質膜と低分子およびポリペプチドの相互作用の熱測定による研究のストラテジーについて総合的に検討し、この系がとる安定状態の研究のために熱測定の重要性が指摘された。リン脂質膜と低分子の相互作用の1つとして、リン脂質膜と低級アルコールの相互作用がある。これでは、アルコール濃度が高くなるとインターディジテイテッド構造が形成される。この機構とミクロ構造の関係を以下のような手法で明かにした。アルコールの炭素数とリン脂質分子中の1本の炭化水素鎖の炭素数を系統的に変えて、X線回折実験を行いった。その結果、両炭素数の和とインターディジテイテッド膜の疎水部の厚さがほぼ一致していることが明らかにした。この系のインターティジテイテッド構造では、アルコール分子が膜中に入り込み、1つのリン脂質分子の2本の炭化水素鎖のメチル端に対し2つのアルコール分子がそのメチル端を向けて充填し、そのようなリン脂質分子1対アルコール分子2から成る単位が互い違いに並んでいるというモデルを提案した。

研究成果

• [文献書誌] I.Hatta: "Simultapeous differential scanning calorimetry and time-resolved x-ray diffraction of lipid-water system. I.Relationship between chain melting and endothermic heat at the main transition of a dipalmitoylphosphatidylcholine-water system" Chem.Phys.Lipids. 76. 115-121 (1995)
• [文献書誌] I.Hatta: "Phase transitions of quartz studied by AC calorimetry" Thermochimica Acta. 245. 301-308 (1995)
• [文献書誌] P.J.Quinn: "Characterization of Complexes Formed in Fully Hydrated Dispersions of Dipalmitoyl Derivatives of Phosphatidylcholine and Diacylglycerol" Biophysical Journal. 68. 1374-1382 (1995)
• [文献書誌] T.Adachi: "Interdigitated Structure of Phospholipid-Alcohol Systems Studied by X-Ray Diffraction" Biopysical Journal. 68. 1850-1855 (1995)
• [文献書誌] 八田一郎: "脂質膜と低分子およびポリペプチドの相互作用" 生物物理. 35. 29-31 (1995)
• [文献書誌] 八田一郎: "ダイナミックDSCから見た相転移現象の研究" 熱測定. 22. 92-94 (1995)
• [文献書誌] T.Adachi: "Cholesterol effects on ripple structure studied by small-angle neutron and X-ray diffraction" Phisica B. 213&214. 760-762 (1995)
• [文献書誌] M.Hibino: "Atomic images of saturated and unsaturated fatty acids at the Liquid/graphite interface and the difference of tunneling currents between them observed by scanning tunneling microscopy" Jpn.J.Appl.Phys.34. 610-614 (1995)
• [文献書誌] M.Hibino: "Molecular Arrangements of Fatty Acids and Cholesterol at Liquid/Graphite Interface Observed by Scanning Tunneling Microscopy" Jpn.J.Appl.Phys.34. 3354-3359 (1995)
• [文献書誌] M.Hibino: "Ordered Structure Form by Biologically Related Molecules" Jpn.J.Appl.Phys.34. 3930-3936 (1995)
• [文献書誌] H.Takahashi: "Structural and Thermotropic Properties of Calcium-Dimyristoylphosphatidic Acid Complexes at Acidic and Neutral pH Conditions" Biophysical Journal. 69. 1464-1472 (1995)