1 0 0 0 OA 高圧力下で誘発される細胞膜の貫通孔
- 著者
- 加藤 倫子 林 力丸
- 出版者
- The Japan Society of High Pressure Science and Technology
- 雑誌
- 高圧力の科学と技術 (ISSN:0917639X)
- 巻号頁・発行日
- vol.9, no.3, pp.183-190, 1999-08-20 (Released:2009-08-07)
- 参考文献数
- 21
- 被引用文献数
- 1 1
High pressure treatment of microbial cells and plant and animal tissues at 100-400 MPa solubilizes cellular compounds such as metals, amino acids, and proteins, permeates extra-cellular compounds such as salts into cells and tissues, and causes hemolysis. After the pressure treatment, electron microscopic observation of yeast cells and biochemical analysis of animal tissues reveal a significant membrane breakage of nuclei, lysosomes, and vacuoles in addition to light cell membrane and cell wall damage. To understand these observed phenomena at the molecular level, we studied functional and structural changes of the membrane-bound Na+, K+-ATPase under increasing high pressure (in situ observation), and reached an interesting conclusion that contact faces of lipid and membrane-penetrating protein surfaces are reversibly separated to produce tunnels or holes at 100-250 MPa, followed by disordered breakdown of the membrane system including protein denaturation at 300 MPa or higher. This conclusion is well supported by the phase transition of the lipid bilayer membrane.
高圧分光学のうち、円偏光二色性(CD)のその場観察を行うための耐高圧セルを開発するため、石英光学セル、サファイヤ光学セル、人工合成ダイヤモンド耐高圧セルによるCD測定を検討した。これを用いてポリアミノ酸、各種タンパク質・酵素の円偏光二色性(CD)測定を高圧下で行った(「その場」観察)。特にαヘリックスやβ構造と共にタンパク質立体構造の耐圧力性を比較し、タンパク質構造形成の原理を解明することを目的にし、以下の結果を得た。1)高圧下(400MPa以下)でのCD測定を行うため、光学窓に石英とサファイヤを用いるセルを組み立て、紫外領域における測定限界の改良と、人工ダイヤモンド窓による光学セルを作成し、ダイヤモンドに含まれる不純物のCD測定に与える影響を検討した。その結果、近紫外CDの測定が可能なことを明らかにした。2)高圧下(500MPa)でポリグルタミン酸とボリリジンのαへリックスとβ構造の崩壊過程を観察するため、pH条件を酸性からアルカリ性に変化させて、pHと圧力の関係を測定した結果、ダイヤモンド窓は220nmに吸収があることがわかり、α、β両構造を明確に分離できなかった。3)リボヌクレアーゼAとカルボキシペプチダーゼYおよびそれらの1残基置換変異型酵素の圧力効果を解析し、タンパク質構造の圧力安定性を測定し、リボヌクレアーゼAのPhe120とカルボキシペプチダーゼYのシステイン残基の構造への寄与を明らかにした。4)ダイヤモンド窓をもつ耐圧セルにより、タンパク質の近紫外CDを測定し、圧力の三次構造に与える影響を解析した。特にリボヌクレーーゼAの280nm付近の高圧下のCDを測定し、この圧力変性が二状態遷移であることを明らかにした。