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アコヤガイ貝殻の有機基質に着目した貝殻形成の分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number 09J08138
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field General fisheries
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鈴木 道生  東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsアコヤガイ / Pinctada fucata / アラゴナイト / カルサイト / 真珠 / Pif / バイオミネラル / バイオミネラリゼーション
Research Abstract

生物が生体の内外に鉱物を主成分とする硬組織を形成する現象(バイオミネラリゼーション)は甲殻類の外骨格、軟体動物の貝殻、人の歯・骨など幅広い生物に見られる普遍現象である。バイオミネラリゼーションは単なる無機化学反応ではなく、そこに含まれる少量の有機基質が鉱物結晶の形成、成長、多形、形態等の制御に関わっていると考えられている。本研究の材料であるアコヤ貝貝殻は内側に炭酸カルシウムのアラゴナイト結晶から成る真珠層、外側に炭酸カルシウムのカルサイト結晶から成る稜柱層と、異なる2つの結晶多形から構成されているのが特徴である。このように同一の場に最安定であるカルサイト結晶と準安定であるアラゴナイト結晶を作り出す機構に、有機基質が関与していると考えられるが、未だそのメカニズムは不明である。そこで貝殻から有機基質を単離・精製し、構造機能解析を行うことで貝殻形成のメカニズムを明らかにすることを目的とした。
アコヤガイの真珠層よりアラゴナイト結晶結合活性を指標に見出されたPif80は真珠層のアラゴナイト結晶形成に重要な役割を持つことが知られている。Pif80の部分断片の組換え体タンパク質を作製し、それぞれのアラゴナイト結晶結合活性の比較を行った。その結果、近縁種のPif80の間でよく保存されている領域の配列がアラゴナイト結晶にやや強く結合する活性を有していることが判明した。現在はさらに他の部位において組換え体の設計および作製を試みているところである。同時に、XRDを用いて真珠層や他のバイオミネラル中のアラゴナイト結晶に含まれる双晶密度の定量を試みた。その結果、真珠層には双晶が他のバイオミネラル中のアラゴナイト結晶よりも少ないことが判明した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

アコヤガイの真珠層の形成機構解明を目指し、様々な貝殻のアラゴナイト結晶について結晶学的側面と生物有機化学的側面、両方のアプローチを用いて研究を遂行した結果、多くの新たな結果を得ることができ、そのうちのいくつかの結果を論文として公表することができたため。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (9 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Microstructural variation of biogenic calcite with intracrystalline organic macromolecules2012

    • Author(s)
      Taiga Okumura, Michio Suzuki, Hiromichi Nagasawa, Toshihiro Kogure
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 224-230

    • DOI

      10.1021/cg200947c

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microstructures of the larval shell of a pearl oyster, Pinctada fucata, in vestigated by FIB-TEM technique2011

    • Author(s)
      Naoki Yokoo, Michio Suzuki, Kazuko Saruwatari, Hideo Aoki, Katsuaki Watanabe, Hiromichi Nagasawa, Toshihiro Kogure
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 96 Issue: 7 Pages: 1020-1027

    • DOI

      10.2138/am.2011.3657

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atomic order of aragonite crystals formed by mollusks2011

    • Author(s)
      Michio Suzuki, Yannicke Dauphin, Lia Addadi, Steve Weiner
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 13 Issue: 22 Pages: 6780-6786

    • DOI

      10.1039/c1ce05572k

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification and characterization of a calcium carbonate-binding protein, Blue Mussel Shell Protein (BMSP), from the nacreous layer2011

    • Author(s)
      Michio Suzuki, Ai Iwashima, Naoaki Tsutsui, Tsuyoshi Ohira, Toshihiro Kogure, Hiromichi Nagasawa
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Volume: 12 Issue: 16 Pages: 2478-2487

    • DOI

      10.1002/cbic.201100317

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of aragonite crystals in the crossed lamellar microstructure of limpet shells2011

    • Author(s)
      Michio Suzuki, Toshihiro Kogure, Steve Weiner, Lia Addadi
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 4850-4859

    • DOI

      10.1021/cg2010997

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Localization of intracrystalline organic macromolecules in mollusk shells2011

    • Author(s)
      Michio Suzuki, Taiga Okumura, Hiromichi Nagasawa, Toshihiro Kogure
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 337 Issue: 1 Pages: 24-29

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2011.10.013

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of the multilayered shell of a limpet, Lottia kogamogai (Mollusca : Patellogastropoda), using SEM-EBSD and FIB-TEM techniques.2010

    • Author(s)
      Michio Suzuki, Jun Kameda, Takenori Sasaki, Kazuko Saruwatari, Hiromichi Nagasawa, Toshihiro Kogure
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: 171 Pages: 223-230

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アコヤガイの真珠形成の分子メカニズム-アラゴナイト結晶形成の鍵物質、酸性基質タンパク質Pifを同定2010

    • Author(s)
      鈴木道生、小暮敏博、長澤寛道
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 48 Pages: 310-312

    • NAID

      10026438305

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      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] 真珠形成の分子メカニズム--基質タンパク質Pifに着目した真珠層形成のメカニズムの解明2010

    • Author(s)
      鈴木道生、小暮敏博、長澤寛道
    • Journal Title

      遺伝

      Volume: 7月号 Pages: 36-41

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      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characteristics of biogenic calcite in the prismatic layer of a pearl oyster, Pinctada fucata.2010

    • Author(s)
      Taiga Okumura, Michio Suzuki, Hiromichi Nagasawa, Toshihiro Kogure
    • Journal Title

      Micron

      Volume: 41 Pages: 821-826

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation and characterization of an additional crustacean hyperglycemic hormone from the greasyback shrimp Metapenaeus ensis.2010

    • Author(s)
      Tsuyoshi Ohira, Katsuyoshi Suitoh, Fumihiro Yamane, Chiaki Nagai, Michio, Suzuki, Naoaki Tsutsui, Hiromichi Nagasawa, Susumu Izumi
    • Journal Title

      Fisheries Science

      Volume: 76 Pages: 605-611

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 真珠を輝かせる構造はどのように形成されるのか2010

    • Author(s)
      鈴木道生
    • Journal Title

      科学 80

      Pages: 125-127

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] 真珠形成におけるバイオミネラリゼーション2010

    • Author(s)
      鈴木道生
    • Journal Title

      バイオサイエンスとインダストリー 68

      Pages: 102-108

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] An acidic matrix protein, Pif, is a key macromolecule for nacre formation.2009

    • Author(s)
      Michio Suzuki
    • Journal Title

      Science 325

      Pages: 1388-1390

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アメリカザリガニの外骨格に含まれるキチンに強固に結合しているタンパク質の構造・機能解析2012

    • Author(s)
      鈴木道生、杉坂亜里沙、小暮敏博、長澤寛道
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度(平成24年度)大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
    • Year and Date
      2012-03-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] カサガイ交差板構造のアラゴナイト結晶形成に関する研究2011

    • Author(s)
      鈴木道生、小暮敏博、Lia Addadi、Steve Weiner
    • Organizer
      第6回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂
    • Year and Date
      2011-12-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 生物由来のアラゴナイト結晶における{110}双晶密度の定量解析2011

    • Author(s)
      鈴木道生、金惠眞、長澤寛道、小暮敏博
    • Organizer
      第6回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂
    • Year and Date
      2011-12-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] The formation mechanism of aragonite crystals in the crossed lamellar structure of limpets2011

    • Author(s)
      Michio Suzuki, Toshihiro Kogure, Steve Weiner, Lia Addadi
    • Organizer
      The 11th International Symposium on Biomineralization
    • Place of Presentation
      Noosa Sheraton Hotelオーストラリア
    • Year and Date
      2011-07-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural and functional analyses of a novel acidic matrix protein, Pif, from the nacreous layer of the Japanese pearl oyster, Pinctada fucata.2010

    • Author(s)
      Michio Suzuki
    • Organizer
      Gordon Research Conference
    • Place of Presentation
      Colby-Sawyer college, New London, USA
    • Year and Date
      2010-08-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] アコヤガイの貝殻の真珠層形成機構2010

    • Author(s)
      鈴木道生
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] FIB-TEMを用いたカサガイ(Lottia kogamogai)の貝殻微細構造の観察2009

    • Author(s)
      鈴木道生
    • Organizer
      バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-12-13
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] アコヤガイ幼生の幼殻観察と貝殻遺伝子の発現解析2009

    • Author(s)
      鈴木道生
    • Organizer
      マリンバイオテクノロジー学会大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] The calcium carbonate formation using peptides and proteins from the shell of pearl oyster, Pinctada fucata.2009

    • Author(s)
      Michio Suzuki
    • Organizer
      2009 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, Hynes Convension Center, USA
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks] バイオミネラリゼーション研究会

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/biomineral/index.html#

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  • [Remarks] 小暮研究室HP

    • URL

      http://www-gbs.eps.s.u-tokyo.ac.jp/kogure/

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    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/biomineral/index.html#

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  • [Remarks] 小暮研究室HP

    • URL

      http://www-gbs.eps.s.u-tokyo.ac.jp/kogure/

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      2009 Annual Research Report
  • [Remarks] 学術創成研究「有機・無機相互作用解析によるバイオミネラリゼーションの制御機構の解明」

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/gakujutsubiom/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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