Barotropic and thermotropic phase transitions of phospholipid bilayer membranes リン脂質二分子膜の加圧及び過熱相転移

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著者

    • 一森, 勇人 イチモリ, ハヤト

書誌事項

タイトル

Barotropic and thermotropic phase transitions of phospholipid bilayer membranes

タイトル別名

リン脂質二分子膜の加圧及び過熱相転移

著者名

一森, 勇人

著者別名

イチモリ, ハヤト

学位授与大学

徳島大学

取得学位

博士 (工学)

学位授与番号

乙第1710号

学位授与年月日

1999-11-12

注記・抄録

博士論文

リン脂質二分子膜は細胞モデルとして幅広く研究されてきた。しかし圧力効果の研究は炭素数16および14の飽和アシル鎖を有するリン脂質DPPC、DMPCに集中しており、アシル鎖の鎖長依存や不飽和アシル鎖を有するリン脂質二分子膜の高圧力下における研究は極めて少ない。生物の高圧力環境適応や微生物の高圧力殺菌を理解するうえで、高圧力下における二分子膜の相挙動に対してアシル鎖がどのような効果をもつのか十分に理解されていない。本研究では、まず飽和アシル鎖をもつリン脂質二分子膜(炭素数12-18) のゲル―液晶相転移(主転移)を観測し、高圧力下における相挙動を明らかにした。鎖長の増加に伴い、主転移温度は上昇した。相転移温度の圧力依存性dT/dPは0.200-0.230K MPa-1で鎖長の増加に伴い僅かに大きくなった。相転移熱量、体積変化は鎖長の増加に伴い大きくなったが、鎖長の奇数、偶数による差は見られなかった。次に、飽和アシル鎖を有するリン脂質のゲル相間の転移について明らかにした。ラメラゲル相からリップルゲル相への転移(前転移)は鎖長13以上のリン脂質で観測された。主転移と同様に鎖長の増加に伴い、前転移温度は上昇したが、dT/dPは0.12-0.14 K MPa-1で鎖長の影響はみられなかった。高圧力下でのみ観測される圧力誘起のInterdigitated ゲル相はアシル鎖長14のDMPC二分子膜では300MPa以上で観測された。アシル鎖長が長くなるとInterdigitationを起こす圧力は低下した。生体膜を構成するリン脂質は、ほとんどの生物で、不飽和脂肪酸を高いパーセンテージで含有している。不飽和脂肪酸の融点は飽和脂肪酸に比べてはるかに低温であることから、不飽和脂肪酸から成るリン脂質膜のゲル-液晶相転移温度は低く、このことが生物において重要な機能をはたしていると考えられる。不飽和結合を持つリン脂質としてオレイン酸をアシル鎖に持つDOPCの温度-圧力相図を決定した。従来常圧下で-12℃に主転移があるとされたが、さらに低温側の-40℃に新しい相転移を発見した。検討した結果、-12℃の相転移はラメラ結晶相から液晶相への転移であり、-40℃にゲル―液晶の主転移があることを明らかにした。ステアリン酸(sn-1)とオレイン酸(sn-2)をアシル鎖に持つSOPC二分子膜の相図から、1個のシス2重結合を導入すると主転移温度を48℃下げることが明らかになった。ステアリン酸(sn-2)とオレイン酸(sn-1)が入れ替わったOSPCやトランス型二重結合のエライジン酸を持つDEPCの主転移および結晶相から液晶相への転移の圧力効果を検討した。SOPC、OSPC、DEPCは、2つの転移ともほぼ同じ転移温度、圧力依存性を示した。このことからシス型二重結合1個はトランス型二重結合2個と同じ効果を持つことが明らかになった。また1位にステアリン酸、2位に不飽和アシル鎖を持つリン脂質、SOPC(オレイン酸18:1) 、SAPC (アラキドン酸20:4) 、SDPC (ドコサヘキサエン酸22:6) の常圧における主転移温度は、6.7℃、-13℃、-7.2℃であり、不飽和度の増加にともない、一様に下がることはない。また圧力依存性dT/dPは、DSPC 0.230、SOPC 0.181、SAPC 0.134、SDPC 0.165 K MPa-1であり、不飽和度の増加により一様に小さくなるわけではない。この現象は脂質分子の頭部(ホスファチジルコリン)がかさ高いため、ドコサヘキサエン酸が二分子膜中でラセン状になりパッキングを密にしていることが原因と考えられる。不飽和リン脂質二分子膜でのゲル―液晶相転移はこれまでほとんど調べられていないが、相転移の熱力学量(△H、△S、△V、dT/dP) から秩序性の低いゲル相を形成することが明らかになった。

目次

  1. 論文目録 / (0001.jp2)
  2. 論文内容要旨 / (0003.jp2)
  3. CONTENTS / p1 (0006.jp2)
  4. CHAPTER1. GENERAL INTRODUCTION / p1 (0008.jp2)
  5. CHAPTER2. THERMOTROPIC AND BAROTROPIC PHASE TRANSITION ON BILAYER MEMBRANES OF PHOSPHOLIPIDS WITH VARYING ACYL CHAIN-LENGTHS / p3 (0009.jp2)
  6. 1. Introduction / p3 (0009.jp2)
  7. 2. Experimental procedures / p4 (0010.jp2)
  8. 3. Results and discussion / p6 (0011.jp2)
  9. CHAPTER3. BAROTROPIC PHASE TRANSITIONS AND PRESSURE-INDUCED INTERDIGITATION ON BILAYER MEMBRANES OF PHOSPHOLIPIDS WITH VARYING ACYL CHAIN-LENGTHS / p19 (0017.jp2)
  10. 1. Introduction / p19 (0017.jp2)
  11. 2. Experimental procedures / p20 (0018.jp2)
  12. 3. Results and discussion / p21 (0018.jp2)
  13. CHAPTER4. BAROTROPIC PHASE TRANSITIONS OF DIOLEOYLPHOSPHATIDYLCHOLINE AND STEAROYL-OLEOYLPHOSPHATIDYLCHOLINE BILAYER MEMBRANES / p43 (0029.jp2)
  14. 1. Introduction / p43 (0029.jp2)
  15. 2. Experimental procedures / p44 (0030.jp2)
  16. 3. Results and discussion / p45 (0030.jp2)
  17. CHAPTER5.EFFECT OF UNSATURATED ACYL CHAINS ON THE THERMOTROPIC AND BAROTROPIC PHASE TRANSTIONS OF PHOSPHOLIPID BILAYER MEMBRANES / p59 (0037.jp2)
  18. 1. Introduction / p59 (0037.jp2)
  19. 2. Experimental procedures / p61 (0038.jp2)
  20. 3. Results and discussion / p63 (0039.jp2)
  21. CHAPTER6. SUMMARY / p85 (0050.jp2)
  22. ACKNOWLEDGMENTS / p89 (0052.jp2)
  23. REFERENCES / p91 (0053.jp2)
  24. REFERENCE PAPERS / p97 (0056.jp2)
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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000188715
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000188998
  • DOI(NDL)
  • 本文言語コード
    • eng
  • NDL書誌ID
    • 000000353029
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL ONLINE
    • NDLデジタルコレクション
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