2001 Fiscal Year Annual Research Report
生体弾性機能マトリックスの自己集合組織化:流動場に於ける構造形成と機能発現
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11640584
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
甲斐原 梢 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (90080564)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 浩義 久留米大学, 医学部, 講師 (10213175)
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| Keywords | 弾性線維蛋白質 / エラスチン / 細胞外マトリックス / 動脈硬化 / 自己集合組織化 / コアセルベーション / 生体機能材料 / 粘弾性位相差顕微鏡 |
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| Research Abstract |
●弾性線維蛋白質-水系の温度依存性コアセルベーション
(1)球状コアセルベートと紐状コアセルベート
低温で均一なウシ項靱帯由来α-エラスチン或いはポリペンタモデルペプチド(VPGVG)_n水溶液の温度を上昇させて液-液2相分離を誘起させると、一般的な球状コアセルベート液滴と共に、紐状コアセルベートが形成される事が観察される。紐状集合体が形成される明確な条件を確定するには至らなかったが、銅イオン共存下で紐状コアセルベート形成が促進される傾向を認めた
(2)流動場に於ける弾性線維蛋白質の自己集合組織化
コーン・プレート型微量回転粘度計を用いて測定を行うと、還元粘度-温度曲線の屈曲点として、剪断応力下でのコアセルベート形成開始温度が決定される。剪断応力は相分離温度を上昇させる効果を示し、紐状コアセルベート形成や疎水性相互作用に基づく相挙動に大きな影響を与える事が明らかとなった。
●弾性線維蛋白質のイオン選択特異性と構造及び機能
(1)弾性線維蛋白質上の2種類のイオン結合部位
弾性線維蛋白質上の金属イオン結合部位は、アミノ酸残基側鎖のカルボキシ酸素と、β-スパイラル構造を形成するペンタペプチド繰返配列上のカルボニル酸素である。金属イオンの側鎖部位への結合は非選択的であるが、ペプチド骨格部位への結合は選択特異的であり、しかもβ-スパイラル構造を破壊する。
(2)弾性線維蛋白質のイオン選択特異性と機能
弾性線維蛋白質の弾性発現を支配するペンタペプチド配列部位への、カルシュウム、ランタン等の選択特異的結合は、β-スパイラル構造を歪め、分子集合挙動にも影響を与える。しかし、カルシュウム沈着が弾性機能低下に繋がるのに対して、ランタンの結合は相分離の臨界濃度に影響を与えない事を示す結果は、カルシュウム沈着を回復させ、実験的動脈硬化に対して有効との動物実験の結果に対応する。
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[Publications] Y.Fukumoto, I.Maeda, K.Okamoto, K.Kaibara, M.Kondo: "Elastin-derived Polypeptides, (VPGVG)_n, (VPGV)_n and (VPG)_n : Coacervation Property and Specific Interaction with Metal Ions"Peptide Science 2000. 189-192 (2001)
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[Publications] H.Inoue: "Transport of ^<125>I and ^<36>Cl across an Anion-Exchange Paper Membrane"Appl. Radiat. Isotopes. 54(4). 595-602 (2001)
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[Publications] H.Inoue: "Ethylene Glycol Dimethacrylate Cross-Linking Anion Exchange Resin as Phosphate Binder ; Effects on Rat Gut and Digestion by Small Intestine Contents"Int. J. Artif. Organs. 24(6). 397-404 (2001)
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[Publications] K.Kaibara, T.Watanabe, K.Miyakawa, K.Okamoto: "Self-Assembly and Temperature-Dependent Coacervation of Elastin Model Polypeptide, (VPGVG)_n, and Biologically Derived α-Elastin -Phase Contrast Microscopy and Light Scattering Photometry-"Biomacromolecules. (発表予定). (2002)
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[Publications] K.Kaibara, H.Inoue: "Self-Assembly and Coacervate Formation of Elastomeric Protein-Water System under Shear Stress"Biopolymers. (発表予定). (2002)
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[Publications] K.Kaibara, T.Ogawa, H.Kawasaki, M.Suzuki, H.Maeda: "Hydrogen Ion Titration of Oleic Acid in Aqueous Media : Further Examinations on Sodium and Potassium Oleate Systems"Colloid and Polymer Science. (発表予定). (2002)
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[Publications] K.Kaibara, K.Okamoto, K.Miyakawa: "Characterization of Proteinic Coacervate Formation : From Primeval Cell Model to Biofunctionality Materials, In : Handbook of Polyelectrolytes and Their Applications"American Scientific Publishers, Editors : S.Tripathy, J.Kumar, H.S.Nalwa. 52(ca.1200) (2002)
