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2020 年度 実績報告書

SDAモデルに基づき設計した部分フッ素化人工脂質/膜タンパク質複合体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K06568
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

高木 俊之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10248065)

研究分担者 園山 正史  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40242242)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード人工脂質 / ペルフルオロアルキル基 / 多重積層アレー双極子モデル / 膜タンパク質 / DPPC / DMPC
研究実績の概要

人工脂質のフッ素化は、物理的・化学的な安定性を付与し、膜タンパク質の組み込みにも有用であることを示してきた。人工脂質/膜タンパク質複合体構築に向けた高配向秩序で適度な膜流動性を有する人工脂質膜を、多重積層アレー双極子(SDA)モデルに基づき設計した部分フッ素化人工脂質を開発する。
種々の条件検討により確立した合成経路を基に、ペルフルオロへプチル(n=7、F(CF2)7)基を含むジミリストイルホスファチジルコリン(Fn-DMPC: n = 4, 6, 7, 8)およびジパルミトイルホスファチジルコリン(Fn-DPPC: n = 4, 6, 7, 8)からなる部分フッ素化人工脂質ライブラリーを作製した。
部分フッ素化ジミリストイルホスファチジルコリン(Fn-DMPC: n = 4, 6, 7, 8)およびジパルミトイルホスファチジルコリン(Fn-DPPC: n = 4, 6, 7, 8)を用いた膜物性および再構成膜の評価において、得られた実験結果を詳細に評価したところ、二鎖型のリン脂質でも一鎖型の分子の場合と同様にフッ素導入量多重積層アレー双極子(SDA)モデルを支持する結果が得られた。
また、Fn-DPPCにおいて非常に興味深い結果が得られた。すなわち、二鎖型のリン脂質ではF6-DPPCおよびF8-DPPCにおいて脂質膜の熱安定性が向上し、さらに膜タンパク質バクテリオロドプシン(bR)の再構成膜においては,bR三量体の熱安定性が著しく向上することが分かった。
脂質膜中のbRの挙動の観察は、部分フッ素化人工脂質の基盤技術開発において重要であることを示唆している。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Membrane properties of amacrocyclic tetraether bisphosphatidylcholine lipid: Effect of a single membrane-spanning polymethylene cross-linkage between two head groups of ditetradecylphosphatidylcholine membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuchida Naoyuki、Takagi Toshiyuki、Takahashi Hiroshi、Yoshihara Toshitada、Tobita Seiji、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 1863 ページ: 183569~183569

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2021.183569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane properties of ether-type phosphatidylcholine bearing partially fluorinated C18-monoacetylenic chains and their applicability to membrane protein reconstitution matrices2021

    • 著者名/発表者名
      Baba Teruhiko、Takagi Toshiyuki、Sumaru Kimio、Kanamori Toshiyuki、Dewa Takehisa、Nango Mamoru
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 198 ページ: 111459~111459

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2020.111459

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of salt and gel network structures on purple membrane stacking in hydrogels immobilized with poly(vinyl alcohol)2021

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Yasunori、Yano Shunsuke、Kurita Riku、Karasawa Morise、Tanaka Hikaru、Takahashi Hiroshi、Kikukawa Takashi、Sonoyama Masashi、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 ページ: 014701~014701

    • DOI

      10.1063/5.0032546

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanodiscに単離したバクテリオロドプシン三量体の光サイクルと安定性2021

    • 著者名/発表者名
      黒澤紋音・徳留俊・林史夫・菊川峰志・白石充典・園山正史
    • 学会等名
      日本生物物理学会関東支部会
  • [学会発表] Partially Fluorinated Phospholipid Membrane2020

    • 著者名/発表者名
      1.Masashi Sonoyama
    • 学会等名
      58th Annual Meeting of Biophysical Society of Japan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒト脳細胞由来脂肪酸結合タンパク質 FABP の脂質二重膜を介した脂肪酸結合親和性解析2020

    • 著者名/発表者名
      徳留 俊・野村 舞・林 史夫・杉山 成・松岡 茂・村田 道雄・園山 正史
    • 学会等名
      日本化学会関東支部群馬地区研究交流発表会

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公開日: 2021-12-27  

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