2D IRスペクトル顕微鏡で測定された平面性フォスフォリピドマルチバイラーモデル細胞膜の内部における超高速構造ダイナミクス

科学分野:

• バイオフィジックス 生物物理学
• 物理化学 物理化学
• スペクトロスコーピーは,スペクトロスコーピーを用います.

背景:

• 脂質二重層は細胞膜を形成し,その内部ダイナミクスは機能に不可欠です.
• 水分とコレステロールが膜構造とダイナミクスにどのように影響するかを理解することは,細胞生物学の鍵です.

研究 の 目的:

• 2D IR振動エコースペクトロスコーピーを用いて脂質二重層内の超高速ダイナミクスを調査する.
• 1,2-ディラウロイル-スン-グリセロ-3-フォスフォコレリン (DLPC) 膜の内部ダイナミクスに対する水分化レベルとコレステロール含有量の影響を決定する.

主な方法:

• 2D IR振動エコースペクトロスコーピーを利用して,DLPCマルチバイラーで超高速ダイナミクス (200 fsから200 ps) を探査しました.
• 膜のアルカンの内部にある非極性探査機としてトングステンヘキサカルボニル (W(CO) 6を使用した.
• 脂質二層とモデル液体の構造変化を分析するためにFT-IR研究を実施しました.

主要な成果:

• 水分濃度 (水分2〜16分) は,FT-IRがいくつかの探査区画を示唆しているにもかかわらず,内膜の動態を大幅に変化させなかった.
• コレステロール含有量は構造的変化を誘発し,35%のコレステロールで観察された膜のダイナミクスの顕著な急激な変化を伴う.
• 膜ダイナミクスは,コレステロールの10%から35%まで一定に留まり,その後大幅に減速し,コレステロールの35%から60%まで安定した.

結論:

• DLPCの内膜ダイナミクスは,水分化レベルに無感である.
• コレステロールは,脂質二重層の構造と動態を調節する上で重要な役割を果たし,明確な移行は35%の濃度で起こります.