細胞膜の脂質の物性と機能の基礎的な研究
ーリン脂質物性のコスメトロジ ー ヘの応用 ―東北大学大学院理学研究科

大

木

和

夫

Cosmetology includes physiological approach to skincells of human body. And all cells areconstructed with biomembranes which are assemblies of lipids, proteins and various minor
constituents held together by non covalent interactions. Membrane lipids are amphipathic
molecules, and they spontaneously form bilayers in aqueous environments. Hydration of lipids
plays an important role in this process. So the hydration was investigated in various phospho­
lipid species by an optical microscope with image processing devices. Interaction of membraneproteins with lipids is hydrophobic with the lipid hydrocarbon chains in contact with hydro・
phobic regions on the protein surface or penetrating into the protein interior and electrostaticinteraction between charged groups on the protein surface and the lipid head groups. Althougha lot of studies are focused on the structure of biomembranes, the organization of lipid moleculesin biomembranes has not been fully determined. In order to resolve more extensively the inter­action between lipids and proteins, it was investigated by differential scanning calorimetry(DSC) in model membrane systems.
The effect of electrostatic interaction between basic polypeptides (polylysine and poly ・arginine) and acidic phospholipids (phosphatidylserine and phosphatidic acid) was examined by
DSC. Polylysine raised the phase transition temperature of dipalmitoylphosphatidylserine (DPPS)
by 5 degrees. On the other hand, polyarginine lowered the phase transition temperature of DPPS
by 6 degrees. The same effects was observed in dimyristoyl phosphatidic acid (DMPA) anddipalmitoyl phosphatidic acid (DPPA)
Melittin is a major component of bee venom and consists of 26 amino acids starting withpredominantly hydrophobic amino acids in the N-terminal part and finishing with charged andhydrophilic residues in the C-terminal part. DSC studies revealed that melittin was able to induce
membrane fusion between neutral phospholipids and acidic phospholipids.

1

緒

言

集合して膜構造を形成する脂質分子にその基本構
造は依存している。 生体分子の中で、蛋白質、核は生物・医学• 生理学の観点か

酸、糖質はユニットとなる分子が重合した生体高らは多細胞生物の表皮細胞上での作用を扱ってお分子であるのに対して、脂質は低分子（リン脂質り、背景として生命の基本単位である細胞についで分子量が1000程度）であるが、その分子構造にての理解が必要となる。 実際に、構造から機能ま由来する両親媒性から水中で分子集合体を形成しで生物の基本要素のすべては細胞に存在しており、て膜構造となる特徴をもっている。 これは多様な

コスメトロジー

さらに、その環境として水の重要性が指摘できる。

構造と物性を生じさせ、蛋白質との相互作用を通細胞を構築している膜構造は「生体膜」と呼ばれ、して、細胞膜の機能を制御するだけでなく、生物

璽要な生物機能が行われる場である。 生体膜の主の環境適応にも重要な役割を果たしている 1) 。

要な成分は蛋白質と脂質であり、水中で自発的にまた、生物は進化の過程で、生命の誕生した水中から陸上に移行したのであり、そのとき以来、表Basic Study on Physical Property and Function of
Cellular Membrane Lipids- Application of Physical Property of
Phospholipids to Cosmetology
Kazuo Ohki

皮細胞により、体細胞を本来の水環境と同様な環境に維持してきた。 つ まり、脂質は気液界面での物性および水和現象を介して、 コスメトロジ ー に深く関連している。 そこで、細胞膜の脂質についTohoku Universityて、その物性を詳細に研究し、 コスメトロジ ー のGraduate School of Science

発展と新たな展開を可能とする基礎的な知見を得-29-

多様な分子種が存在するが、共通な構造として親ることを目的とした研究を実施した。
いて、脂質2分子膜の 相転移、相分離、流動性など

水性の極性頭部と疎水性の脂肪側鎖をもっている·(Fig. 1)。

の諸物性を測定するとともに、その水和過程につこの性質により、水中では熱力学的な平衡状態

いても検索し、各種のイオン、薬物、ペプチドなとして自発的に分子集合体であるリン脂質2分子どが物性に及ぼす影響を調べ、コスメトロジ ー

膜を形成する。これが生体膜の基本構造となる脂質二重層膜であり、領域を区画するだけでなく、相具体的には、可能な限り多くの脂質分子種につに有用な物性を明らかにすることを試みた。

転移•相分離・流動性•選択透過性など種々の物性を示す。 これにDNAの遺伝情報に従って合成

2リン脂質2分子膜の構造と相転移された蛋白質が結合したものが生体膜であり、細胞を構築するとともに重要な生物機能の場でもあリン脂質は主要な膜脂質であり、生体膜の形成る。

に重要な役割を担っている両親媒性の分子である。

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Fig. 1 Chemical structures of phospholipids
DPPS: dipalmi toylphosphatidylserine. DMPA: dimyristoyl phosphatidic
acid. DPPC: dipalmitoylphosphatidylcholine.
DPPS and DMPA are acidic phospholipids, and DPPC is a neutral phos­
pholipid.
Tm indicates main phase transition temperature of each phospholipid.

-30-

細胞膜の脂質の物性と機能の基伐的な研究—

リン脂質物性のコスメトロジ ー ヘの応用ー

種々の物理的または 化学的な因子は生体膜の構

phase transition)を示す。 リン脂質分子の脂肪造と物性を介して生体膜の機能に反映している。

酸部分は炭化水素鎖であり、 相転移の主転移はこ

脂 質 膜 の 熱物性を 示差走査熱量計(DSC=のall-trans構造にc-c結合間の異性化回転運動がDifferential Scanning Calorimeter )で測定

始まり、 gauche結合が現われる chain-melting

すると、 構成する分子種およびその組成、 また 、である。 さらに、 リン脂質分子の極性頭部に依存

膜内での分布状態に依存した相転移が観察される。

して 、主転移の他にもいくつかの熱誘起型相転移

これは膜に作用する物質の影響を受けるので 、脂を示す。 代表的な合成リン脂質であるジパルミト

質膜の相転移挙動を解明することは 、生体膜の基

イルホスファジルコリン (DPPC) では低温側から 、,結晶相(Le) 、ゲル相(L /3,)、リップル相 (P /3 )、本的な物性の知見を得ることになる。

流動相(La)の相構造を取る(Fig. 2)。

脂質二重層膜は液晶のスメクティック相に類似の構造であり、熱誘起型の相転移(thermotropic

1.5

4.1

8.7

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Fig. 2 Thermogram and unit structure of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)
membrane
Top: thermogram measured by DSC.
Middle: arrangement of phosphol ipid molecules (side view)
Bottom: Un it structures obtained by X-ray d iffraction (top view)
Le, L/3',P/3', La indicate crystal pr1ase, gel phase, ripple phaseand fluid phase, respectively.

-31-ここで、ゲル相と流動相の間の主転移が脂肪側

UP-1800、 Apple マッキントッシュ Quadra840AV 、鎖の融解に相当しており、この相転移に伴う物性

カラ ー モニタ ー ICMLS-2617FN、 Appleマッキントッの変化がもっとも顕著である。

シュ Quadra610、光磁気ディスク コバルCS-Ml20

リン脂質二重層膜の相転移温度はその分子種でV、カラ ー プリンタ ー YHPデスクライタ ー 550C、レ決定し、極性基部分が共通であれば、その脂肪側ー

ザ ー プリンタ ー 沖 MICROLINE800PSIILT 、 カラ

鎖の種類によっている。 脂肪側鎖に不飽和結合とー

イメ ー ジスキャナエプソン GT-6500、8ミリビ

して、二重結合を導入すると脂質分子の充填構造

デオカメラ ソニ ー CCD-TR3} で解析した。 温度制を崩すために、分子間のファンデルワ ー ルス引力

御は顕微鏡用ウォ ー ムプレ ー トを用い、混度測定を低下させ、相転移温度が低下する。 二重結合ははマルチ温度計アドバンテストTR2114で行った。

折れ曲がるcis型の方が直線のtrans型よりも大き窪みをもつスライドガラスに脂質の粉末を取る
か、脂質の薄膜を形成し、水または緩衝液の数滴

く転移温度を降下させる。

を滴下し、温度変化による脂質の変化の様子を顕

3リン脂質の水和による脂質膜の形成
3. 1目

微鏡で観察し、ビデオに録画して解析した。
3. 3

的

結

果

DPPCの粉末はその主転移温度以上になると水和

リン脂質はその極性頭部が水和することで水中に分散し、その両親媒性により脂質集合体として過程が進行し、ミエリン形成が観察されたの膜構造を形成する。 水和はホスファチジルコリ(Fig. 3)。

ンとホスファチジルエタノー

また、脂質の薄膜を形成して水和させたときは、ルアミンでは差があり、後者は水和し難く、主転移と協同的に進行す

以下のような結果を得た。 DPPCはカルシウムイオることが知られている。 そこで、リン脂質の粉末

ンの存在の影響は受けずに、主転移温度以上でミに水を添加し、種々の条件下での水和にともなうエリン形成が生じ多重層ヴェシクルが生じた。

膜形成（ミエリン形成）と相転移の関係を光学顕

DPPE 、DMPEではミエリン形成の直後に集合して凝微鏡下に観察し、これより分子レベルの条件とマ集塊となった。 DPPA、DPPGなどの酸性リン脂質でクロな分子集合体構造との相関を検索する。

はコントラストが低く積層数の少ない多重層ヴェ
シクルが形成された。

3. 2

材料と方法

4

［材料］ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC) 、ジミリストイルホスファチジルエタノ

酸性リン脂質と塩基性ペプチドの相互作用

ー

ルアミン (DMPE) 、ジパルミトイルホスファチジ
ルエタノ ー ルアミン (DPPE) 、ジパルミトイルホ

生体膜では、内在性膜蛋白質は疎水性相互作用

スファチジルセリン (DPPS) 、ジパルミトイルホ

で、表在性膜蛋白質は静電相互作用で脂質二重層

ル (DPPG) 、ジパルミト

膜に結合している。 そこで、この相互作用の基本

イルホスファチジン酸 (DPPA) はシグマ社から購的な様式を脂質の相転移を利用して塩基性ペプチ入した。

ドとホスファチジルセリンの系で調べた。 ポリリ

スファチジルグリセロ

ー［方法］ニコンBiophotoノマルスキ

ー

徹分干渉顕

ジンはジパルミトイルホスファチジルセリン

微鏡に浜松ホトニクスCCDカメラセット C3077CCD(DPPS) の相転移温度を上昇させたのに対して、カメラを接続し、画像処理システム｛ビデオテー

ボリアルギニンは低下させた。 これらの相転移挙

プレコ ー ダ ー SONY SLV-SR7、 RGB カラ ー モニタ

動の変化はそれぞれのペプチドに特徴的であり、SONY PVM-1444Q、カラ ビデオプリンタ
ー

ー

ー

SONY

その解析により相互作用の様式を推測した。

-32-

細胞膜の脂質の物性と機能の基伐的な研究 —リン脂質物性のコスメトロジーヘの応用—

Fig. 3 Hydration of dipalmitoylphosphatidyl­
cho Iine (DPPC)The hydration process is accompanied withphase transition.
A: Below the phase transition temperature.
C: Avove the main transition temperature,
hydration was proceeding.

4. 1

目

的

B:Above the main transition temperature,
hydration process just started.
D:Above the main transition temperature,
the hydration was completed. The hydration
process was observed by an optical micro­
scope, and the process was recorded on avideo tape.

蛋白質に含まれ正電荷をもつ塩基性アミノ酸のリ

生体膜には正味に中性なリン脂質に加えて負電ジンとアルギニンのポリマ ー を用いて、 ホスファ

荷が残る酸性リン脂質が存在し、膜蛋白質との静チジルセリンとの静電的な相互作用について、電的な相互作用を介して、 その機能に重要な役割

DPPSの相転移挙動の変化を示差走査熱量計(DSC)を担っていると考えられる。 そこで、 このようなで測定することで検索した。

-33-

4.2

材料と方法

下では52. 6℃と53. 9℃に明瞭に分離した相転移ピ［材料] DPPS (DL-dipalmito ylpho s phatid yl­ークをもつサ ー モグラムを示した。 DPPSリポソ ーL-srine)、ポリリジン(poly-L-lysine ; 平均重合

ムにポリリジンを添加すると、54℃付近に転移ピ

度=120)、ポリアルギニン (poly-L-ar ginine ; 平ー

均重合度=215)はいずれ もSigma社より購入した。

が0. 15、0. 25、0. 5、0. 75と増加すると、 このピ

これらの化学構造をFig. 4に示す。

ー

［リポソ

ー

クが現われ、ポリリジンのDPPSに対する電荷比クが成長し、本来のピ ー クは減少した(Fig. 5)。

一ムの調製］脂質のクロロホルム溶液を一ー

ガラス容器に取り、窒素 気流下、さらに減圧下にI1omJ/K2

溶媒を留去し、内壁に脂質の被膜を作る 。 これに緩衝液 (HEP ES 50mM ; pH7. 4 ) を加えて、浴槽式超音波発振機で80℃、2分間の処理によりリポ
ソ ー ムを調製した。

7 .43< ,cal/.,1，.

0. 2 5ー。

ー

断熱型高感度微小示差走査熱量計DASM-4により、昇温速度0. 5K/minで測定し、 サ ー モグラムを得た。 試料液内の発泡を防ぐためには窒素で2気圧に加圧した。
結

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30

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20

[DSC測定] 0. 5mlの試料を用い、 プリバロフ

8.!564 kt1l/.. 1

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Poly(L-arginine)and poly (L-arginine) Average numbersof polymerization are 120 and 215 forpoly (L-lysine) and poly(L-arginine),
respectively.

二

Lys/DPPSn

FI g. 4 Chemical structure of poly (L-lysine)

4. 3

9.128 kC1l/10l

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Poly(L-lysine)

0. 7 540 50 60 70
Temperature ［？］Fig. 5 Effect of poly(L-lysine) on thermogramso f dipa l mitoyl pho s phatidyl serine
DPPS I i p o s om e s w e r e p rep a r ed bydispersing 2µ,mol phosphol ipid in HEPES
buffer (50mM HEPES, 5"mM EDTA; pH7. 3)
co ntain ing desi redamou nt of p oly
゜(L-lysine) at 80 C.
The numbers indicate molar ratio of
L-lysine residue to DPPS.
Thermograms were obtained after thei ncu batio n s at a heating rate o f
0.5K/min.
これはDPPSに ボリリジンと結合した領域と結合

果

酸性リン脂質のDPPSのリポソ ー ムはEDTAの存在していない領域があり後者の領域が拡大していく-3 4 -

□ーー

細胞膜の脂質の物性と機能の基礎的な研究ーリン脂質物性のコスメトロジ ー ヘの応用 —ーと理解できる。 電荷比が1になるとそのピ ー クは2

57℃に移行し、電荷比2ではさらに58℃へと上昇した。 一方、ポリアルギニンの添加ではまず電荷/比0. 15でわずかな転移の上昇があり、0. 60まで降下して52℃付近のピ ークとなった。 さらに、ポリからは、 さらに転移温度が降下し4 8℃となった(Fig. 6)。
考察

DPPSは酸性リン脂質であり生理的な条件下で負電荷をもつ。 そのためカチオンの影響を受け易く、緩衝液に含まれる徹量の2価金属イオンのために,を除去すると先鋭な転移ピ ー クとなるだけでなく、

6c:,

幅の広い相転移を示す。EDTAを加えて金属イオン
近接した2本の相転移ピ ー クとなる。これらはpH

0. 5

頭部の異なる解離状態による分裂と推測される。
酸性リン脂質であるホスファチジン酸およびホ

0. 25

スファチジルグリセロ ー ルに及ぽすポリリジンの'·"''""●l'·"'"●1/•liに依存して転移温度を変えたことからDPPSの極性'·'"'"!/•!

今予玉ニエ

4.4

5
5
9 8 87 6クが成長して52℃のピ ー クと置き換わり、0. 90

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' c:,
c:,

ー

1

アルキニンを増し、0. 65を越えると49℃付近のピ"·" ..,11●l

影響と比較して、今回のDPPSに対する効果を考察

0. 15

する。 ポリリジンをジパルミトイルホスファチジン酸(DPPA)にアミノ酸残基と脂質の電荷比lで'·"'●�11●lArg/DPPS添加したときは、その相転移温度を20度上昇させていた。DPPSではその上昇はおよそ5度に過ぎず、'·'""'"·'

これはホスファチジルクリセロ ー ル(DPPG)に添

20 30 40 50 60 70
Temperature [℃］

加した場合の相転移温度の上昇に等しい 。 ポリリ
ジンを添加すると高温側に転移ピ ー クが現われ、添加量に比例して本来のピ ー クが減少し、高温側

Fig. 6 Ef fect of poly(L-arginine) on t hermo­
grams of dipalmi toyl phosphatidylserine(DPPS)DPPS I ipos omes w ere prepared byd i spers in g 2µ.mol phospholipid in
H EPES buf f er (50mM HEPES, 5mM EDTA;
pH7.3) c ontaini n g de sired amounts of゜poly (L-arginine) at 80 C.
The n umbers indicate molar ra tio of L­
arginine residue to DPPS. Thermograms
were o btained a fter the incub ations at
a heating rate of 0.5K/min.

のピ ー クが成長するのはDPPAの場合と 一 致している。 X線回折による研究ではDPPAの多重層膜の膜間にポリリジンがf3構造を取って入り込んだ構造が得られており 2) 、DPPSではaヘリックスを取っているために、脂質とペプチドの相互作用が弱いと推測できる(Fig. 7)。
また、 ポリリジンの脂質膜上の構造はDPPGでは
aヘリックスとf3シ ー トの共存であると報告されており、 aヘリックスは二重層膜内の脂質分子のされる。

配列および分子運動に対する束縛が小さいと想像-35-

ポリアルギニンの酸性リン脂質膜上の構造は不

A
B

C
D
E
F

ァチジン酸を生成することから、細胞内に塩基性

DPPC+DPPSー
二アミノ酸と疎水性領域をもつ蛋白質を介した膜融ーへ合が誘起される可能性を検討したものである。

八

30

40

Temperature ('C)

5. 1

目

的

膜融合は細胞の共通かつ基本的な機構として、

2s0c, 2h

細胞分裂、分泌、エンドサイトシス、 ウィルス感
染なと生体膜の再配列が関与した種々の生物機能に存在している。 また、細胞がレセプタ ー を介し50て外部の刺激を受容すると、脂質代謝が促進され、ジアシルグリセロ ー ルキナ ー ゼおよびホスホリパ
ー

ゼDの活性化によりホスファチジン酸が生成す

Fig. 7 Membrane fus I on detee ted by change In
DSC thermograms
DPPC Ii posames were prepared by (50mM
HEPES, 5mM EDTA; pH7.3) containing(A)OmM, (B)O.02mM, (C)O. 04mM, (D)O. 06mM
and (E)0.06mM melittin.
In the absence of melittin, DPPS lipo­
sames were prepared in the same method.
DPPC and DPPS Iiposames were mixed andincubated for 2h at (a)-(d) 55℃ or (e)2 5℃ • (F) Liposomes of equi molar
mixture of DPPC and DPPS were preparedin 0.06mM melittin at 80℃ .
Thermograms were obtained after thei n c u b ations at a h e a t i n g rate of
0.5K/min.

要な研究課題となっている。 ホスファチジン酸の明であるが、相転移温度を低下させることから、を人工膜系において報告している 4) が、細胞内で膜内脂質分子のパッキングを緩和させるような構の生理的な条件下での活性は確認できていない。

造と相互作用を考える必要がある。

酸性リン脂質を含む脂質膜がCa 2十で融合することる。 一方、細胞外からホスファチジン酸を添加す
ると、絨維芽細胞の増殖を誘導することが示されており 3) 、さらに、好中球、血小板、肝細胞、内皮細胞など多くの細胞でもアゴニスト刺激によりホスホリパーゼDが活性化されることが明らかになっている。 しかし、刺激に応答した細胞で、脂質代謝の促進により生成するホスファチジン酸の役割については、まだ未知であり、 その解明が重役割についてはCa2 十 イオノフォア活性を示すこと

これらの結果は、脂質と蛋白質の相互作用にアは、ホスファチジン酸やホスファチジルセリンな

ミノ酸構成による特異性が存在することを示唆すどについてリポ ‘ノ ー ム系の実験ではよく研究されるとともに、生体膜における蛋白質の機能発現のているが、実際に細胞内でこの機構が作用してい機構に静電的な相互作用を介した脂質の関与があることの証明はまだ充分ではない。 これに対して、ることを示している。

蛋白質による膜融合の機構は解明が進展している。
そこで、ホスファチジン酸の役割として、細胞内

5

蜂毒メリチンによる酸性リン脂質膜とに塩基性アミノ酸残基と疎水性領域をもつ蛋白質

中性リン脂質膜の膜融合

またはペプチドが存在したときに膜融合を誘起するとの仮定のもとに、中性リン脂質のホスファチ

塩基性アミノ酸残基と疎水性領域をもつペプチ

ジルコリン(DPPC)と酸性リン脂質のホスファチジ

ドである蜂毒メリチンは、酸性リン脂質と中性リ

ルセリン(DPPS)およびホスファチジン酸(DMPA)でン脂質の間の膜融合を惹起することを示差走査熱

リポソ ー ムを調製し、蜂毒メリチンを塩基性アミ量計(DSC ) を用いた実験で示した。 これは、ノ酸と疎水性部位をもつペプチドとして用い、断細胞の分泌頼粒の膜にホスファチジルセリンが含熱型高感度示差走査熱量計(DSC)で測定した相まれることや、細胞が剌激を受容したときホスフ転移挙動の変化により膜融合を検索した。
-36-

細胞膜の脂質の物性と機能の基硲的な研究 ーリン脂質物性のコスメトロジ ー ヘの応用 —

5.2

材料と方法

酸残基が酸性リン脂質の負電荷と静電的な相互作

ジパルミトイルホスファチジルセリン (DPPS) 、用し、 両リポソ ー ムの膜融合を誘導するものと予

ジミリストイル ホスファチジン酸 (DMPA) 、 メリ

測して実験を実施した。 この予測を支持する報告

チン（純度85%) はSigma社より、 ジパルミトイル

も あ り 、 酸 性 リ ン 脂 質 のカ ル ジ オリビン を

ホスファチジルコリン ( DPPC) は日油リポソ ー ム

十‘ ームは、 Ca2 で30mol %含むリン脂質のリポノ‘より購入した。 リポノー ムは、 脂質で被膜した試

融合させるにはlOmM以上の濃度が必要であるのに

験管に脂質濃度か2mMになるように緩衝液 (HEPES

対して、 メリチンではµMのオ ー ダ ー でよいこ

50mM, pH7. 4 ; EDTA 5mM) を加え、 浴槽型発振器にとが示されているより 70 ℃で 2 分間、 超音波処理して調製した。

5)。

DPPCは42 ℃、 DPPSは53℃付近で脂肪酸側鎖の融EDTAはメリチンに含まれるホスホリパ ー ゼ活性を解による相転移、 つまり、 主転移を示す。
また、 DPPCと DMPAを混合した状態で水に分散さ抑制するために加えてある。

‘ ー
せ る と 、 そ のリ ポ ノ
ムは D P P C と D P P S の示差走資熱量測定は、 プリバロフ断熱型高感度
微小熱量計 ( D A S M-4) を用い て 、miscibilty に依存した脂質 2 成分系 (binary

昇温速度

0. 5K/min で行った。 試料液の発泡を抑えるた

mixture) の相図（相転移と相分離）を示すこ

めに2気圧に加圧した。

とになる。

DPPCと DPPSの組合せはmiscibilityが高いので、
5. 3一つの相転移を与える。 そこで、 DPPCと DPPSの各

結果と考察

一般にリン脂質は水に分散させると自発的に膜脂質成分でリポソ ー ムを別々に調製して混合した構造を取り、 極性頭部と脂肪酸側鎖の組合せで決系では、 膜融合のないとき各成分の相転移か維持定する分子種に依存した温度で相転移を示す。

され、 膜融合が生じたとき一つの相転移となる。
したかって、示差走査熱量計 (DSC) でこれらのStructure of Melittin I系の相転移挙動を測定すれば膜融合の進行を検索

3.00 nmGly Gly Val Lys Leu Thr Leu Ala Ile Trp
ヽIヽI '\ I \ I'\ I'\ I'\ I'\ I'\·;'\Ile Ala Leu Val Thr Gly Pro Leu Ser Ile'
Hydrophobic Partできる。
それぞれ、 独立に調製した DPPCと DPPSのリポソーI

Lys-Arg-Lys
I
Arg-Gl n-G 1 nNH2
Hydrophilic
Tail

ムを混合して、 55 ℃で2時間インキュベ ー トしたとき、 42 ℃付近と52 ℃付近に相転移のピ ー クが観察される (Fig. 7A; DPPC+DPPS) 。 この相転移のプロファイルは DPPCとりPPSの単純な重ね合わせに近いものであり、 それぞれの転移は分離して観Fig. 8 Chemical structure of bee venom
me I ittin

察されている。 このことは DPPCと DP!'Sの間に膜融合が生じていないことを示している。 また、 全てのリポソ ームが膜融合したときに得られるサ ー モ

一方、蜂毒のメリチンは Fig. 8に示すように、グラムとして、 DPPCと DPPSの混合脂質から 3 モル26残基で構成されるペプチドであり、 アミノ末端％のメリチン存在下で調製したリポソ ー ムの相転から20残基でaヘリックスを形成させると疎水的移挙動を示してある (Fig. 7F; DPPC/DPPS) 。

なアミノ 酸が片側に集中している。 また、 カルボ

メリチンによる DPPC と DPPS の膜融合は、 先にキシル末端には塩基性アミノ酸のリジ ン (Lys)‘ ーDPPC のリポノ
ムにメ リチンを添加し、 これにとアルギニン (Arg) が 2 残基ずつあり、 正電

DPPSリポソ ー ムを混合してインキュベ ー トしたと荷を帯びている。 したがって、 メリチンの疎水性

き効率的に進行した。 このような系での実験結果

領域がDPPCと疎水的な相互作用を、 塩基性アミノが Fig. 7B-Eに示してある。添加したメリチンの濃-37-度に依存して膜融合により生じるDPPC/DPPSの 2

いる限り、細胞を構築する生体膜への作用を考慮

ー

成分混合系の相転移ピ クが45℃付近に現われた。

せざるをえない。 ここでは、生体膜の主要な構成

3 モル％になると、その転移ピ ークは完全な膜融成分である脂質と蛋白質に注目して、 その基本的合が生じたときのサー

モグラムであるFig. 7F

な物性についての研究を行った。 とくに、生物に致しており、DPPCとDPPS

必須な水との関係を重視し、脂質の水和についての膜融合が完了していることを示した。 一方、イの研究も実施した。 生体膜は生物機能が行われる

ンキュベ ー ションの温度をDPPCおよびDPPSがとも場であり、この機能が物性の影響で変化することにゲル相にある25℃に低下させても(Fig. 7E)、

は 一つの機能制御の機構と考えられる。 そこで、モグラムと差のない結果が得られておこの観点からリン脂質の物性の解明がコスメトロ

の相転移ピ

55℃のサ

ー

ー

クとほぼ一

ジ ー ヘの応用の端緒を開くものと期待したい。

り、この膜融合は脂質膜の相構造には依存しない
ことも示された。

文

酸性リン脂質をDMPAに置き換えた系で同様な実験を実施したが、 その結果は、DPPCとDPPSの場合

献

1. 野澤義則、 大木和夫「生体膜のバイオダイとほとんど一致していた。

ナミクス」羊土社、1993

これらの結果は、PSを含む細胞の分泌顆粒の形

2. Takahashi H., Matuoka S., Kato S.,Ohki K.,

質膜との膜融合にカルシウムイオンだけでなく蛋

and Hatta I., Biochem. Biophys. Acta., 1.06.9

白質またはペプチドが関与している可能性だけで229-234 (1991)

なく、刺激を受容した細胞内に生成するホスファ

3. Moolenaar W.H., Kruijer W., Tilly B.C. ,チジン酸がペプチドまたは蛋白質の介在のもとに、

Verlaan I., Bierman A. J. and de Laat S. 聞
Nature., 223 171-173(1986)

細胞内での膜融合現象を惹起している可能性も示

4. Ohki K., Nagaoka S., Sogami M. and Nozawa

唆している。

Y. Biochem. Biophys. Acta., 39 237-249

6

総

括

(1986)
5. Eytan G.D. and Almary T. FEBS Lett., 156 29

コスメトロジー がヒト表皮の細胞を対象として-38--32(1983)