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生物物理:生体膜モデルにおける曲率と線張力が関係しあう共存液体ドメインの画像化

Nature 425, 6960 doi: 10.1038/nature02013

生体系に広く見られ、細胞機能と密接な関係をもつ脂質二重膜は、出芽やベシクルの分裂などのさまざまな形態転移挙動を示す。複数の脂質成分からなる膜は、面内で異なる組成をもつ液体相(液体ドメイン)に分かれ、それらが共存する場合がある。この過程は、細胞膜におけるラフト形成に似ており、巨大一枚膜ベシクルで直接観察されている。詳細な理論の枠組みにより、ドメインの弾性と境界特性とが、膜のとる形状と特異なドメインパターンの形成とに関係づけられる。しかし、これらの理論を実験で調べて妥当性を判断することは難しかった。今回我々は、異なる液体相を選択的に標識する2種類の色素を用いて高分解能蛍光イメージングを行い、ドメインの組成と膜の局所的な曲率の間に相関があることを直接的に示す。巨大一枚膜ベシクルの自由懸濁膜を用いて、円形、縞状、環状ドメインにおける曲率と線張力の相互作用を光学的に解明できた。局所的な平行縞と円形ドメインの六角形配列という形でのドメインの長距離秩序形成、曲率に依存したドメインの並べ替え、およびドメイン境界での膜裂開によるベシクルの分離を観察した。既存の膜理論を用いて我々の観察を解析することにより、液体二重層ドメイン間の境界張力を実験から見積もることができる。

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