1. 細胞膜の基本構造 ― 脂質二重層の“自己組織化”
細胞膜は、**リン脂質を中心とした脂質二重層（lipid bilayer）**によって形成されています。
● なぜ二重層ができるのか？
リン脂質は 両親媒性（親水性ヘッド + 疎水性尾部）をもつため、
水中では自発的に二重層構造をつくり安定化します。
● 脂質二重層を構成する主な脂質
- リン脂質（PC, PE, PS, PI）
- スフィンゴ脂質
- コレステロール
これに「膜タンパク質」が埋め込まれ、細胞膜の機能が成立します。
2. 膜流動性（Membrane Fluidity）とは？
細胞膜は固体でも液体でもなく、**“流動的な2次元液晶”**と例えられる構造です。
● 膜流動性を決める主要因
- 脂肪酸の不飽和度
- 不飽和脂肪酸（C=C）→ 屈曲ができる → 流動性↑
- 飽和脂肪酸 → 密に詰まる → 流動性↓
- 脂肪酸鎖の長さ
- 長いほど疎水性相互作用↑ → 流動性↓
- コレステロール
- 低温で流動性↑（膜を固まりにくくする）
- 高温で流動性↓（膜を安定化する）
→ “膜流動性のバッファー”として機能
- スフィンゴ脂質の割合
- 飽和脂肪酸を持ち、膜をより“硬く”する
膜流動性は、膜タンパク質の動態やシグナル伝達にも直結します。
3. 相分離（Phase Separation）と膜のドメイン構造
脂質二重層は均質ではなく、脂質組成の違いから**マイクロドメイン（相）**が形成されます。
● 主な2つの相状態
- 液相（L_d：Liquid-disordered）
- 不飽和脂肪酸が多い
- 流動性が高い
- “柔らかい”膜
- 液晶相（L_o：Liquid-ordered, ラフト様領域）
- コレステロール＋スフィンゴ脂質が多い
- 密に詰まった“固め”の相
- 流動性はそこそこ、秩序は高め
このような相分離は、細胞膜の機能的区画化に重要な役割を果たします。
4. 脂質ラフト（Lipid Rafts）とは？
ラフトは
コレステロールとスフィンゴ脂質が豊富な、液晶相のマイクロドメイン
で、特定の分子が集まる“足場（プラットフォーム）”として働きます。
● ラフトに集まりやすいもの
- GPIアンカー型タンパク質
- Src-family kinase
- 受容体（TCR, BCRなど）
- 一部のテトラスパニン
- Gタンパク質シグナル系
→ シグナル伝達のオン/オフを決める領域として重要
5. ラフトの機能（シグナル制御・輸送・細胞の意思決定）
① シグナル伝達のハブ
- T細胞受容体（TCR）活性化時にラフトへ分子が集まる
- 受容体の“クロスリンキング”を効率化
② エンドサイトーシス・輸送
- カベオラ（caveolae）などの特殊構造はラフトに依存
- 受容体の内在化や膜リサイクルを制御
③ 細胞の運命制御（がんでも重要）
- ラフトにある脂質組成は、
PI3K/AKTやMAPK経路の活性、さらには増殖・生存・がん化を調整しうる
④ 免疫シナプスの形成
- T細胞やNK細胞の“免疫シナプス”でラフトが中心的役割を持つ
6. 脂質と膜タンパク質の協調的働き
細胞膜の機能は （脂質 × タンパク質 × 膜物性） の掛け算で成立しています。
- GPCRの活性が脂質環境で変わる
- イオンチャネルが膜厚や流動性で制御される
- 受容体の二量体化が相状態に依存する
がん細胞ではこれらが**代謝変化や膜改変（membrane remodeling）**によって再構築され、
移動能・幹細胞性・薬剤抵抗性につながる例も多く報告されています。
7. 脂質二重層は“固定された壁”ではなく、動的プラットフォーム
細胞膜は
- 組成が変わる
- 流動性が変わる
- ラフトが増減する
- 脂質の相分離で機能が切り替わる
という、高度に動的なオーガナイズド・システムです。
これらが細胞の運命決定や環境応答の土台となっています。
まとめ
- 脂質二重層は自発的に形成される“両親媒性の集合体”
- 膜流動性は脂肪酸・コレステロール・温度で決まる
- 相分離によりL_dとL_o（ラフト）領域が生まれる
- ラフトはシグナル伝達や輸送の中心で、がんでも重要