ナノディスクおよびビシセルは、膜関連系の構造研究に用いられる膜模倣体として広く利用されている。先行研究では、それらの磁気配向挙動と相安定性が組成および温度に強く依存することが報告されている。本研究では、31Pおよび14N固体NMRの実験とシミュレーションに基づく手法を組み合わせ、DMPC + 0.2 グリチルリチン酸（GA）系におけるビシセル形成と磁気配向に対するコレステロールの影響を体系的に調べた。温度依存的な31P NMRスペクトルは、ベシクル優勢から配向したビシセル／ナノディスク相への明確な転移を示す。一方、14N四重極分裂およびラインシェイプ解析は、異種な脂質二重層集団に関する定量的知見を与え、大きな配向ナノディスク（B(L)）、小さなナノディスク（B(S)）、および等方的／ランダム成分（B(R)）を識別する。31Pから得られるビシセル画分と、14NにおけるB(L)集団との間に強い相関が観察され、外部磁場存在下での巨視的な配向が、大きくよく秩序化したナノディスクの成長を直接反映することが確認された。コレステロールは、膜の秩序化と曲率を調節することで重要な二重の役割を果たすことが示される。低コレステロール濃度（0〜5モル％）では、温度上昇に伴いナノディスクの配向が段階的に進行するが、高コレステロール濃度（15〜25モル％）では、配向の立ち上がりが遅れ、より広いスペクトル特徴を伴うことから構造的不均一性が示唆される。特に、コレステロール10モル％は、最適なバランスを一貫して与え、整列したビシセルへの効率的な温度依存変換を可能にしつつ、高いB(L)集団（約70〜80パーセント）と最小の等方的画分を維持する。これに対し、高いコレステロールは高温でも有意なB(S)およびB(R)集団を保持する。配向したナノディスクにおける14N四重極結合（Cqは約8.5〜9.2 kHz）は組成間でほぼ不変であり、コレステロールが局所的なヘッドグループのダイナミクスを変えるのではなく、脂質集団を再分配することを示す。これらの結果は、31Pおよび14N固体NMRを組み合わせたアプローチが、膜構造・ダイナミクス・配向を定量的に相関づけるための有用な基盤を提供し、膜関連生体分子を対象とした高分解能固体NMR研究に向けたビシセル系の最適化に関する実用的指針を与えることを明らかにする。
https://doi.org/10.64898/2026.08.26.747314