界面脂質二分子膜のダイナミクス計測

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24655056
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 藤浪 眞紀 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50311436)
• キーワード: 膜張力 / 脂質二分子膜 / レーザー誘起界面変形分光法 / 光学顕微鏡 / コレステロール / 脂質分子

研究概要

細胞の膜融合や膜を介した情報伝達などの生命現象は主に膜タンパク質の寄与が大きく，その機能発現には生体膜のゆらぎやその原因の一つである膜張力が重要である。膜張力はµN/mオーダーであり，非侵襲で微小張力測定可能な測定法が求められており，その候補としてレーザー誘起界面変形分光法(Laser induced surface deformation spectroscopy;LISD法)がある。膜機能と生体膜の関係を調べる際に，実細胞では夾雑物を多く含むことから生体膜モデルを用いた研究が行われている。その一つである黒膜は，厚さ5 nm程度の自立型脂質二分子膜で，電気化学測定や蛍光観察による単一膜タンパク質の機能解明に利用されている。そこで本研究の目的は，LISD法による黒膜の張力計測を可能とし，様々な組成を持つ黒膜の張力を評価することである。
LISD測定ではpump光の輻射圧によって黒膜を変形させる必要があるため黒膜で隔てた2つの水相にそれぞれ2 Mスクロース水溶液，2 Mグルコース水溶液を用いることで，比重差による屈折率差を設けた。本法では黒膜は鉛直方向に形成されるため，LISD測定では，pump光・probe光を同軸で水平方向から入射した。
混合脂質溶液中のChol重量比を変化させ，黒膜張力の変化を計測した。PC:PE:Chol = 7:1:2(w/w/w)組成およびPC:PE:Chol =7:1:4組成の黒膜を作製し，LISD測定を試みた。その結果，張力値はそれぞれ7.4±0.3 µN/m，249±50 µN/mと見積られた。Cholは脂質二分子膜の流動性を低下させる作用があり，その添加は膜張力を増加させることが報告されている。今回，Chol比率が高くなると黒膜張力が34倍程度高くなるという結果となった。

研究成果

• [雑誌論文] Application of a Novel Near Infrared-Fluorescence Giant Vesicle- and Polymerasome-Based Tissue Marker for Endoscopic and Laparoscopic Navigation (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirosuke HATAYAMA, Taro TOYOTA, Hideki HAYASHI, Tomonori NOMOTO, Masanori FUJINAMI
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 ページ: 225-230
  • DOI: 10.2116/analsci.30.225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant vesicle functionally expressing membrane receptors for insect pheromone (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Hamada, Masashi Tabuchi, Taro Toyota, Takeshi Sakurai, Tomohiro Hosoi, Tomonori Nomoto, Kei Nakatani, Masanori Fujinami, Ryohei Kanzaki
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 ページ: 2958-2961
  • DOI: 10.1039/C3CC48216B
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared-fluorescence imaging of lymph nodes by using liposomally formulated indocyanine green derivatives (2014)
  • 著者名/発表者名: Taro Toyota, Hiromichi Fujito, Akiko Suganami, Tomoki Ouchi, Aki Ooishi, Akira Aoki, Kazutaka Onoue, Yutaka Muraki, Tomoyuki Madono, Masanori Fujinami, Yutaka Tamura, Hideki Hayashi
  • 雑誌名: Bioorganic & Medical Chemistry 巻: 22 ページ: 721-727
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.12.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Delayed Response of Interfacial Tension in Propagating Chemical Waves of the Belousov-Zhabotinsky Reaction without Stirring (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Tanaka, Tomonori Nomoto, Taro Toyota, Hiroyuki Kitahata, Masanori Fujinami
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 ページ: 13893-13898
  • DOI: 10.1021/jp4079458
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Surfactants and Electrolytes on Chemical Oscillation at a Water/Nitrobenzene Interface Investigated by Quasi-elastic Laser Scattering Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Taro Toyota, Koyo Uchiyama, Takahiro Kimura, Tomonori Nomoto, Masanori Fujinami
  • 雑誌名: Anal. Sci. 巻: 29 ページ: 911-917
  • DOI: 10.2116/analsci.29.911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tip-enhanced Raman spectroscopy of lipid bilayers in water with an alumina- and silver-coated tungsten tip (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Nakara, Tomonori Nomoto, Taro Toyota, Masanori Fujinami
  • 雑誌名: Anal. Sci. 巻: 29 ページ: 865-869
  • DOI: 10.2116/analsci.29.865
  • 査読あり
• [学会発表] 準弾性レーザー散乱法による水油二相系BZ反応の化学波の界面張力時間分解計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中亮，豊田太郎，北畑裕之，野本知理，藤浪真紀
  • 学会等名: 第73回分析化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学函館キャンパス
  • 年月日: 20130518-20130519
• [備考] 千葉大学大学院工学研究科計測化学研究室ホームページ
  • URL: http://chem.tf.chiba-u.jp/gacb11/index.html