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本研究では生体膜モデルである単分子膜を用いた糖脂質のドメイン構造の形成機構の要因である非共有結合について解析し、脂質膜構造と受容体機能との関連を解析する。これらの実験に基づいて、生体成分の吸着膜の構造制御と高機能化を達成する。さらに、糖鎖と類似の機能を有するペプチド脂質を開発し、糖脂質と同様に脂質膜構造の解析と機能評価を行う。
スフィンゴ糖脂質を含んだ脂質組成の気-液界面単分子膜を作製した。単分子膜をマイカ基板などに累積して、脂質膜組成に依存したドメイン構造について原子間力顕微鏡(AFM)を用いて直接観察を行う。糖脂質含有膜をマイカ基板に累積し、気相中および溶液中でのAFMでの集合構造の観察を行ったところ、糖脂質とリン脂質が混ざり合っていないドメイン構造が観察された。そのドメインの形状やサイズは糖脂質やリン脂質の種類に依存していた。これにより、生体膜中においてもグリセロリン脂質とスフィンゴ糖脂質は混ざり合うことなく別々のドメインを形成している可能性を支持していた。
糖鎖の認識はペプチドで置き換えることができる。インフルエンザウイルスのヘマグルチニン(HA)は、宿主細胞の細胞膜のGM3やシアル化ルイスX等の糖脂質を受容体としている。ヘマグルチニンに結合できる糖鎖レプリカペプチドをライブラリーから検索し、インフルエンザウイルスを特異的に吸着する材料や抗ウイルス薬として利用することが期待できる。そこで、ファージライブラリー法を用いてH1型およびH3型ヘマグルチニンに特異的に結合するペプチドのセレクションを行った。これにより二つのヘマグルチニンに結合する共通のペプチド配列が得られた。得られたHAに結合性を有するペプチドをリポソーム表面に固定化したところ、両亜型のインフルエンザウイルスのMDCK細胞への感染を阻害することが見いだされた。
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