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水の代替物質トレハロースの作用機構から探る生体系における水の役割

Research Project

Project/Area Number 16041212
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

櫻井 実  東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 教授 (50162342)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000)
Fiscal Year 2005: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
Keywordsトレハロース / ガラス状態 / 不飽和脂肪酸 / 酸化制御 / クリプトビオシス / ネムリユスリカ / β-アミロイド / 酸化抑制
Research Abstract

本年度では、ネムリユスリカやモデル系に対する実験及び理論計算を通して、次の成果を得た。
1.ネムリユスリカ幼虫の乾燥耐性:トレハロースの「ガラス化」がネムリユスリカの乾燥耐性発現に必須であることを実証するため、体内にトレハロースを蓄積しているがガラス化していない、ネムリユスリカ試料を調製し、再水和後の蘇生率を調べた。その結果、幼虫体内に十分な量のトレハロースが蓄積されていても、相対湿度の高い(93%、98%)条件化で吸湿し、ガラス状態が失われると、ほとんど蘇生できなくなることが判明し、上の仮説が実証された。
2.トレハロースと蛋白質の相互作用:水晶発振子マイクロバランス法(QCM)とCDスペクトル測定により、βアミロイド(Aβ)の凝集過程へ与えるトレハロースの影響について調べた。QCM実験では、Aβの二次構造で区別される3つのホスト-ゲスト系について測定を行った。その結果、ホスト、ゲストのうち少なくとも一方がランダムコイル状態のとき、トレハロースは特異的な凝集抑制もしくは促進作用があることが判明した。また、CDスペクトル測定により、トレハロース添加系ではランダムコイルからβシート状態への二次構造転移速度が低下することが判明した。以上より、トレハロースはランダムコイルに作用し、βシート構造への転移を抑制することにより、凝集過程に影響を与えると推定された。
3.トレハロースと疎水基の相互作用:蛍光、NMR測定及び計算機シミュレーションにより、トレハロースと芳香族化合物との相互作用を調べた。その結果、トレハロースは1位、2位および6位のOH基を介しベンゼンと1:1で錯体形成することが判明した。そのとき、トレハロースのは2位および6'位水酸基とベンゼン水素がCH…OならびにOH…π様水素結合を形成していた。本研究結果より、2で述べた蛋白質の凝集抑制作用の実験結果は、次のように解釈される。一般に、ランダムコイル状態(蛋白質の変性状態)では、疎水性残基が水に露出するようになるため、疎水性相互作用を駆動力とした凝集が進みやすい。このような状況において、トレハロースが共存すると芳香族側鎖に結合するため、疎水基同士が互いに直接接触することが妨げられ、結果として凝集が抑制されると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2005 2004

All Journal Article (16 results)

  • [Journal Article] Quantum Chemical Study on the Affinity Maturation of 48G7 Antibody2005

    • Author(s)
      Ohno, K., Wada, M., Saito, S., Inoue, Y., Sakurai, M.
    • Journal Title

      J.Mol.Struct.THEOCHEM 722

      Pages: 203-211

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    • Author(s)
      Ohno, K., Sakurai, M.
    • Journal Title

      J.Comput.Chem (in press)

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      2005 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Arai, S., Togashi, M., Shiozawa, M., Inoue, Y., Sakurai, M.
    • Journal Title

      Chem.Phys.Lett. 414

      Pages: 230-233

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      2005 Annual Research Report
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    • Author(s)
      奥和之, 黒瀬真弓, 茶圓博人, 福田恵温, 辻阪好夫, 櫻井実
    • Journal Title

      J.Appl.Glycosci. 52

      Pages: 381-385

    • NAID

      10016738964

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    • Author(s)
      古木隆生, 櫻井実
    • Journal Title

      低温生物工学会誌 51

      Pages: 1-11

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    • Author(s)
      奥和之, 黒瀬真弓, 茶園博人, 福田恵温, 岡部篤俊, 櫻井実
    • Journal Title

      低温生物工学会誌 51

      Pages: 141-145

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      渡邊匡彦, 古木隆生, 櫻井実, 赤尾賢一, 黄川田隆洋, 中原雄一, 奥田隆
    • Journal Title

      低温生物工学会誌 51

      Pages: 131-135

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    • Author(s)
      渡邉亜沙子, 岡畑恵雄, 古澤宏幸, 星美奈子, 櫻井実
    • Journal Title

      低温生物工学会誌 51

      Pages: 137-140

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      Furuki, T., Kishi, A., Sakurai, M.
    • Journal Title

      Carbohydr.Res. 340

      Pages: 429-438

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      Oku, K., Kurose, M., Kubota, M., Fukuda, S., Kurimoto, M., Tujisaka, Y., Okabe, A., Sakurai, M
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B 109

      Pages: 3032-3040

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      Oku, K., Kurose, M., Kubota, M., Fukuda, S., Kurimoto, M., Tujisaka, Y., Sakurai, M.
    • Journal Title

      Biosci.Biotechnol.Biochem. 69

      Pages: 7-12

    • NAID

      130000030546

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      櫻井実, 赤尾賢一, 古木隆生, 黄川田隆洋, 渡邊匡彦, 奥田隆
    • Journal Title

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      Pages: 77-80

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      奥和之, 久保田倫夫, 福田恵温, 栗本雅司, 辻坂好夫, 櫻井実
    • Journal Title

      低温生物工学会誌 50

      Pages: 97-102

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  • [Journal Article] トレハロースによる生体材料の凍結乾燥保存2004

    • Author(s)
      櫻井 実
    • Journal Title

      冷凍 79

      Pages: 40-44

    • NAID

      10011982709

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    • Author(s)
      櫻井 実
    • Journal Title

      Food & Food Ingredients J.Jpn. 209

      Pages: 648-655

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2018-03-28  

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