| 研究課題/領域番号 |
17H01879
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
叶 深 東北大学, 理学研究科, 教授 (40250419)
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| 研究分担者 |
惠 淑萍 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (90337030)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 不飽和脂質分子 / 極低濃度オゾン / 酸化反応機構 / 細胞膜 / 構造評価 / 活性酸素 / ヒトリポ蛋白 / 酸化抑制 |
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| 研究実績の概要 |
脂質分子は細胞のエネルギー貯蔵や情報伝達に重要な役割を果たすほか，細胞膜の構成要素でもある．中でも不飽和脂質分子は組織の流動性や物質交換などの機能性発現に欠かせないが，酸化されやすい問題がある．一方，極めて高い酸化力をもつオゾン分子は地表において極低濃度存在しているが，不飽和脂質分子への影響については殆ど検討されていない．本研究では，環境レベルの極低濃度のオゾン曝露による不飽和脂質分子やヒトリポ蛋白の酸化及び機能性発現への影響について，種々の先進的計測技術をもって分子レベルで調べ，その抑制法について検討する．
これまでに，極低濃度のオゾンに曝露した条件を制御し，異なった表面圧における不飽和脂質分子POPCの安定性評価と反応生成物の同定に成功した．このような条件下で，表面圧一定でPOPC不飽和脂質単分子膜の表面積の変化を詳しく調べた．また，表面積の変化は設定表面圧に依存することも観測された．このような挙動を分子レベルで理解するために，この反応過程における膜表面およびバルクの生成物を回収・抽出し，LC/MSの定量分析を行った．15と30mN/mの表面圧の条件下，各反応時間において，反応生成物を分析した結果，POPCの不飽和脂質分子の酸化は不飽和部位から酸化分解反応が素早く進行したことが確認された．その中，分子末端がアルデヒド基またカルボン酸基となる二種類の生成物が定量的に検出された．さらに，二種類のSOZなどの生成物も検出された．これらの実験結果の定量的な解析を行い，極低濃度オゾンによるPOPCの酸化機構を解明し，学術論文の投稿へ進む予定．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
オゾンの曝露方法として，新鮮な外気との交換法を制御し， 30～50ppb範囲のオゾン濃度内に測定は実現された．また，表面圧計測中に，オゾン濃度を連続的にモニターし，途中にオゾン濃度不安定による影響も確認できるようになった．
極低濃度オゾンに曝露するPOPC不飽和脂質分子の単分子膜について，15と30mN/mの表面圧の条件下で，表面積の変化をその場で評価した．いずれの場合，曝露直後に表面積が一旦上昇し，ピークに達してから，減少に転じるようになる．ピークに達する時間およびその以降の減衰の速度が表面圧により変化することが分かった．オゾンによる表面酸化反応の機構および表面反応生成物間の相互作用によって大きく影響されるものと考えている．表面圧等温線の評価のほかに，SFG分光法を用い単分子膜の構造について評価している最中．
LC/MS測定による不飽和脂質分子膜の反応生成物・中間体の同定：高分解能Orbitrap LC/MS測定装置（共同研究北大側）により，極低濃度オゾンによる不飽和脂質分子の酸化分解生成物の同定を行っている．これまでに5回以上の測定試料をまとめて送付し測定してもらった．その結果をフィードバックしてもらい．試料作製条件の改善と新しい試料の準備に努めている．特に今年から表面だけではなく，バルク溶液側も回収・抽出し，表面と溶液における生成物の両面から詳細に反応機構が議論できるようにしていた．測定感度および回収率の問題を補正するために，常に標準試料をいれて試料調整を行い，LC-MS測定条件の最適化を図った．その結果，末端がアルデヒド基またカルボン酸基の二種類の生成物のほかに，二種類のSOZなどの生成物が定量的に検出された．生成物の生成速度と反応条件との相関について詳細に検討している．
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| 今後の研究の推進方策 |
極低濃度オゾンの曝露方法として，新鮮な外気との交換法により， 30～50ppb範囲のオゾン濃度範囲内の測定は実現された．また，試料調整中に，オゾン濃度を連続的にモニターし，途中にオゾン濃度の変化による影響も確認できるようになった．
極低濃度オゾンに曝露するPOPC不飽和脂質分子の単分子膜について，15と30mN/mの表面圧の条件下で，表面積の変化をその場で評価した．いずれの場合，曝露直後に表面積が一旦上昇し，ピークに達してから，減少に転じるようになる．ピークに達する時間およびその以降の減衰の速度が表面圧により変化することが分かった．オゾンによる表面酸化反応の機構および表面反応生成物間の相互作用によって大きく影響されるものと考えている．表面等温線の評価のほかに，SFG分光法を用い単分子膜の構造について評価している最中．
LC/MS測定による不飽和脂質分子膜の反応生成物・中間体の同定：高分解能Orbitrap LC/MS測定装置（共同研究北大側）により，極低濃度オゾンによる不飽和脂質分子の酸化分解生成物の同定を行っている．これまでに5回以上の測定試料をまとめて送付し測定してもらった．その結果をフィードバックしてもらい．試料作製条件の改善と新しい試料の準備に努めている．特に今年から表面だけではなく，バルク溶液側も回収・抽出し，表面と溶液における生成物の両面から詳細に反応機構が議論できるようにしていた．測定感度および回収率の問題を補正するために，常に標準試料をいれて試料調整を行い，LC-MS測定条件の最適化を図った．その結果，末端がアルデヒド基またカルボン酸基の二種類の生成物のほかに，二種類のSOZなどの生成物が定量的に検出された．生成物の生成速度と反応条件との相関について詳細に検討している．
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