真珠バイオミネラリゼーション分子機構に基づく機能性融合ナノマテリアルの創製

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 25107703
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小川 智久 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (80240901)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: マトリックスタンパク質 / 真珠 / ユーロピウム / 蛍光 / アミノ酸修飾 / 有機－無機複合体 / バイオミネラル / リン酸化 / 融合マテリアル / 希土類蛍光性錯体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、マベ真珠アラゴナイト結晶の有機マトリックスタンパク質を無機材料と組み合わせることで、これまでにない機能を付加した融合マテリアルを創製することを目的とした。具体的には，真珠マトリックスタンパク質多層膜にユーロピウム（Eu）錯体であるEu (phen)2(NO3)2を導入したところ、マトリックスタンパク質との特異的相互作用が観察され，さらに真珠結晶配向が異なる多層膜サンプルや薄膜間距離の制御により蛍光発光特性が変化するなど、興味深い知見が得られた。さらに今回，真珠マトリックスタンパク質-Eu 複合体の相互作用様式を解析するとともに、薄膜間距離の制御を利用したセンサー材料への応用も検討した。
結晶配向性に関わるマトリックスタンパク質を脱リン酸化処理することで発光特性に違いが見られ，Eu錯体が真珠アラゴナイト結晶配向性に応じて特異的に取り込まれ，タンパク質中のリン酸化アミノ酸が相互作用に関与していることが示唆された。さらに、化学修飾法からカルボキシ基やチロシン残基が修飾されたDOPAがEuとの相互作用に関わることも示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] マベ真珠バイオミネラリゼーション:マトリックスタンパク質による結晶界面制御 (2015)
  • Author(s): 小川智久
  • Journal Title: Colloid and Interface Communication Volume: 40 Pages: 27-30
  • NAID: 40020983237
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation and Biochemical Characterization of Apios Tuber Lectin (2015)
  • Author(s): Eri Kenmochi, Syed Rashel Kabir, Tomohisa Ogawa, Ryno Naude, Hiroaki Tateno, Jun Hirabayashi and Koji Muramoto
  • Journal Title: Molecules Volume: 20 Issue: 1 Pages: 987-1002
  • DOI: 10.3390/molecules20010987
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel Matrix Proteins of Pteria penguin Pearl Oyster Shell Nacre Homologous to the Jacalin-Related β-Prism Fold Lectins (2014)
  • Author(s): Takako Naganuma, Wataru Hoshino, Yukihiro Shikanai, Rie Sato, Kaiyu Liu, Shiho Sato, Koji Muramoto, Makoto Osada, Kyosuke Yoshimi, Tomohisa Ogawa
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 20 Issue: 11 Pages: e112326-e112326
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0112326
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Biochemical characterization of Acacia schweinfurthii serine proteinase inhibitor (2014)
  • Author(s): F. Odei-Addo, C. Frost, N. Smith, T. Ogawa, K. Muramoto, M. L. V. Oliva, L. Gráf, R. Naude
  • Journal Title: J. Enzyme Inhib. Med. Chem Volume: 29(印刷中) Issue: 5 Pages: 633-638
  • DOI: 10.3109/14756366.2013.836642
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of Food Lectins on the Transport System of Human Intestinal Caco-2 Cell Monolayers (2013)
  • Author(s): Yamamoto, S., Tomiyama, M., Nemoto, R., Naganuma, T., Ogawa, T., Muramoto, K.
  • Journal Title: Biosci. Biotech. Biochem. Volume: 77 Pages: 1917-1924
  • NAID: 10031202744
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rhamnose-binding lectins induce respiratory burst activity in macrophage cells from rainbow trout (2013)
  • Author(s): Y. Watanabe, Y.-H. Chang, O. Nakamura, T. Naganuma, T. Ogawa, K. Muramoto
  • Journal Title: Fish. Sci Volume: 79 Issue: 3 Pages: 513-519
  • DOI: 10.1007/s12562-013-0624-7
  • NAID: 10031158698
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マベ真珠由来ジャカリン様レクチン群のバイオミネラリゼーション調節機能 (2014)
  • Author(s): 劉愷悦，永沼孝子，村本光二，小川智久
  • Organizer: 第８回東北糖鎖研究会
  • Place of Presentation: 岩手医科大学矢巾キャンパス
  • Year and Date: 2014-10-10
• [Presentation] 真珠の生体高分子をマトリックスとした含ユウロピウム錯体-融合マテリアルの発光特性 (2014)
  • Author(s): 山田智咲, 石井あゆみ, 小川智久, 長谷川美貴
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Presentation] マベ真珠貝の足糸由来線維タンパク質の構造と線維形成機能 (2014)
  • Author(s): 小川智久, 青木大, 佐伯友理, 齋藤浩唯, 村本光二
  • Organizer: 平成26年度日本農芸化学会北海道支部・東北支部 合同支部大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-23
• [Presentation] 真珠層をマトリックスとしたユウロピウム錯体複合材料の発光挙動 (2014)
  • Author(s): 山田智咲, 小川智久, 長谷川美貴
  • Organizer: 日本化学会第９４春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] マベ真珠貝の足糸線維構造を制御するTIMP様タンパク質の構造と機能 (2014)
  • Author(s): 青木 大，佐伯友理，永沼孝子，村本光二，小川智久
  • Organizer: 日本化学会第９４春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] Biomineralization of Pteria penguin pearl shell nacre regulated by matrix proteins homologous to the Jacalin-related lectin via sugar binding ability and phospholization (2013)
  • Author(s): T. Ogawa, T. Naganuma, S. Sakaue, K. Liu, S. Sato, K. Muramoto, M. Osada, K. Yoshimi
  • Organizer: 12th International Symposium on Biomineralization (Biomin 12)
  • Place of Presentation: Freiberg, Saxony, Germany
• [Book] Lectin Methods and Protocols Part4, Method in Molecular Biology (2014)
  • Author(s): Tomohisa Ogawa and Tsuyoshi Shirai
  • Total Pages: 613
  • Publisher: Humana Press
• [Book] Protein Engineering -Technology and Application (2014)
  • Author(s): Tomohisa Ogawa and Tsuyoshi Shirai
  • Total Pages: 187
  • Publisher: InTech
• [Book] Antitumor potential and other emerging medicinal properties of natural compounds (2014)
  • Author(s): Yasuharu Watanabe, Takako Naganuma, Tomohisa Ogawa, and Koji Muramoto,
  • Total Pages: 423
  • Publisher: Springer
• [Book] Chapter 44: Tracing Ancestral Specificity of Lectins: Ancestral Sequence Reconstruction Method as a New Approach in Protein Engineering. In: Lectin Methods and Protocols Part4, Method in Molecular Biology, (Ed. by Hirabayashi, J.) (2014)
  • Author(s): Ogawa, T. and Shirai, T.
  • Publisher: Humana Press
• [Book] Experimental molecular archeology: reconstruction of ancestral mutants and evolutionary history of proteins as a new approach in protein engineering. In: Protein Engineering -Technology and Application (Ed. by T. Ogawa) (2013)
  • Author(s): Ogawa, T. and Shirai, T.
  • Total Pages: 187
  • Publisher: InTech