Development of new bioseparation material aiming at both suppression of surface contamination and repair of biomolecules
| Project/Area Number |
21H01692
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
島内 寿徳 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (10335383)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | モデル生体膜 / リン脂質ポリマー / タンパク質 / 修復 / 動的ナノ空間 / 脂質平面膜 / 成長相 |
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| Outline of Research at the Start |
医療マテリアルの表面汚染の原因であるタンパク質吸着を抑制するべく開発されたリン脂質ポリマー材料は、タンパク質構造の崩壊抑制や修復動作を呈しない。そこで、モデル生体膜を用いて、修復動作機構を解明し、その原理をリン脂質ポリマー材料に応用する。具体的には、相分離特性や揺らぎ構造を利用して動的ナノ空間を制御し、それを以てタンパク質の二次元拡散と会合挙動をも制御することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
リン脂質ポリマーや種々の脂質分子（界面活性剤も含む）からなる脂質平面膜中で形成される動的ナノ空間の生成状況に規則性があるかを検討した。炭酸脱水酵素（CAB）、リゾチウム、ならびにAβを蛍光標識し、相分離性脂質平面膜上で２次元拡散特性を追跡した結果、相境界に捕捉されることが分かった。特に液晶相から相境界に捕捉される割合がゲル相からの捕捉割合よりも大きいことが見いだされた。そして、これらのタンパク質が相境界（動的ナノ空間）を構造修復の場として利用するメカニズムを議論した。その結果、分子量（分子サイズ）や分子内水素結合安定性が動的ナノ空間への配向に関係することが示唆された。この二つの因子は、それぞれが天然状態やアミロイドを成長相として選択する因子として関わることも示唆された。アミロイドを成長相とするタンパク質について、さらにα-シヌクレイン、アポリポタンパク質、トランスサイレチンなども検討した結果、相境界がアミロイド形成のための濃縮に寄与していることが考えられた。さらに、温度変化などの界面状態の動的変化を通して動的ナノ空間が集合することにより、捕捉されるタンパク質量（吸着量）が増大し、アミロイドに成長することが分かった。逆に、動的ナノ空間の分散・消失により吸着抑制と構造修復が進むことがリン脂質ポリマーなどの一部の脂質平面膜で明らかになった。ケーススタディーは限られるが、相境界（動的ナノ空間）の生成消滅をダイナミックに制御することによる吸着抑制と構造修復の両立に目途がついた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(18 results)
