| Project/Area Number |
15656166
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Structural/Functional materials
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩佐 達郎 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (00133926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 彰 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70136422)
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| Project Period (FY) |
2003 – 2005
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2005)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2005: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
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| Keywords | ナノ材料 / 生体材料 / 応用微生物 / 磁性粒子 / バイオテクノロジー / ナノバイオ / ラマン分光 / 磁性細菌 / SDS-PAGE / マグネトソーム / マグネタイト / バイオミネラリゼーション / 磁化測定 / 二次元電気泳動 |
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| Research Abstract |
我々のこれまでの研究から、マグネトソームには強磁性を示すFe_3O_4の他に、常磁性成分が混在することが明らかになった。また、ラマンスペクトル測定により帰属不明のピークが740cm^<-1>に見い出された。そこで、以下の二つの問題について検討した。
1.これらの成分の局在:Fe_3O_4結晶に局在するか、脂質二重層内に局在するか
2.740cm^<-1>のラマンピークと常磁性の磁化曲線は同じひとつの物質に由来するのか?
これらを検討するために、マグネトソーム分画をSDS溶液で洗浄し、Fe_3O_4粒子を磁石で回収して、ラマンスペクトルを計測した。その結果、SDS洗浄の有無に関わらず、Fe_3O_4に由来する約640cm^<-1>のピークが観察された。一方、740cm^<-1>のピークは、SDS洗浄濃度0.5%の試料では観察されたが、洗浄SDSの濃度を1%にすると消失した。また1%SDS洗浄試料の磁化曲線には常磁性を示す勾配は観察されなかった。1%SDS洗浄でも約25%タンパク質が残存していることがわかったので、常磁性成分はマグネトソーム膜の脂質2重層内に埋没していて、非常に微細なため(超)常磁性を示すのではないかと考えている。
現在提案されているマグネトソームの生合成経路は大きく3つにわけることが出来る。1.鉄イオンから直接生成される。2.γ-FeOOH→緑さび→Fe_3O_4 しかし、これまで我々の得た結果はこれらのモデルを支持しない。すると、3.低密度Fe3+酸化物→フェリハイドライト→Fe_3O_4という経路が考えられ、常磁性成分は低密度Fe^<3+>酸化物ないしフェリハイドライトであることになる。フェリハイドライトとFe^<2+>からFe_3O_4が生成する反応はpH9〜10のアルカリ溶液中で進行する。そこで、現在我々は以下の様なマグネトソーム生合成経路を考えている。
1.膜小胞が形成される。小胞内部は、何らかの機構によりpH9〜10に維持されている。
2.細胞内に取り込まれたFe^<2+>のうち、一部が亜硝酸還元と共役してFe^<3+>に酸化される。
3.Fe^<3+>からフェリハイドライトが生成され、小胞内でFe^<2+>と反応してFe_3O_4が合成される。
今後このモデルが妥当かどうかを検討して行く必要がある。
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