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生体膜は多様な脂質分子種によって構成されており、これらの脂質種が時空間的に不均一に分布することが、多様な細胞内機能に関わると考えられている。本研究課題では、この様な細胞膜脂質の多様性や、多様な脂質の混和物として形成される細胞膜の物性を可視化するツールの開発を目指して研究を行った。スフィンゴ脂質やコレステロールは、秩序性の高いliquid-ordered（Lo）相を形成し、周囲のliquid-disordered（Ld）相から分離する性質があり、この相分離は膜タンパク質の分布制御にも寄与すると考えられている。形質膜はスフィンゴ脂質やコレステロールを高い割合で含むが、生細胞の形質膜の物性が不均一であるかについては、解析手法が限られるため未解明である。
生細胞の膜物性を可視化する方法に、周囲の物性に依存して異なる波長の蛍光を発する環境依存性プローブの利用が挙げられる。LipiORDERとして市販されているピレン骨格色素（PA）は、Lo相では短波長（Blue）、Ld相では長波長（Red）の蛍光を発する蛍光ソルバトクロミック色素であり、Red/Blueの比によって膜の秩序性を可視化できる。しかし、ピレン骨格色素は膜透過性が高く、小胞体や脂肪滴などに由来する強いシグナルが細胞内に観察される。そのため相対的に形質膜のシグナルが低く、形質膜における膜物性の不均一性については観察が困難であった。今年度は、ピレン骨格色素の蛍光ソルバトクロミック色素を改変し、選択的に形質膜に局在化させることによって、形質膜の膜物性の不均一性を可視化するプローブの開発を行った。その結果、ピレン骨格色素を改変することによって、形質膜の不均一性を検出できるプローブを確立することができた。
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