細胞膜に貫通したタンパク質は、細胞の内外を通してシグナルや物質をやり取りする重要な機能を担っています。この機能は、膜内でのタンパク質の構造や脂質分子との相互作用に敏感です。しかし、膜貫通型タンパク質を伴った脂質二重膜を、再構成するのは困難です。このことが、膜貫通型タンパク質の理解を妨げており、水溶性タンパク質に比べて、かなり研究が遅れています。そこで、単純な１回膜膜貫通型タンパク質が細胞膜に貫通した構造を、非常に簡単に作製できる水面上の単分子膜でモデル化することに挑戦しています。このモデル化ができれば、様々な分析・観察機器で膜構造を評価できようになり、膜内での膜貫通型タンパク質とリン脂質の混和性などの相互作用の理解が進みます。

細胞膜のモデル化

課題は、水面上で膜を貫通したヘリカル構造をとる両親媒性ペプチドを設計することです。長年の研究で、その構造をとるペプチドのアミノ酸配列の特徴や膜作製条件などが、少しずつ分かってきました。また、池田先生の協力のもと、バイオインフォマティクスのデータベースから、生体の１回膜貫通型タンパク質のアミノ酸配列を検索して、新たな両親媒性ペプチドの設計に活かしています。

原子間力顕微鏡によるサブナノスケールでの膜表面凹凸構造の観察