水系における接着タンパク質を用いる生物接着模倣システムの創製と生物機能材料工学

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450330
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 山本 浩之 信州大学, 繊維学部, 教授 (60021151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 真路 信州大学, 繊維学部, 非常勤講師 ; 大川 浩作 信州大学, 繊維学部, 助手 (60291390)
• Keywords: 海洋接着タンパク質 / 分子配列設計 / タンパク質合成 / 水不溶化機構 / 濡れ特性 / 界面接着プロセス / バイオアドヒーシブ / 生物接着工学

Research Abstract

海水および淡水中に生息する無数の付着生物はタンパク質や多糖の表面における付着・接着現象を利用して生命活動を維持している。この全プロセスは生体工学そのものでる。我々は、古来、謎とされてきた海洋中の大型付着動物フジツボ、イガイ類などの流水中での付着・接着の基礎科学の解明とその次世紀バイオテクノロジーとしての素材開発に付き研究してきた。今年度の研究成果について下に列挙する。
1 新たにヒバリガイのチロシン/リシン含有規則配列海洋接着タンパク質を合成し、イガイやフジツボなどの接着タンパク質の接着特性と比較検討し、接着タンパク質分子におけるアミノ酸配列および疎水性および親水性アミノ酸残基の水中での表面接着の関わりについて重要な知見を得た。
2 分子配列を設計した種々の海洋接着タンパク質アナローグを用いて酵素による水中での連続酸化反応の素反応を調べた。さらに、各種固体基盤、豚皮表面上での不溶化機構を表面化学の手法により解析した。
3 低・高エネルギー表面における接着タンパク質の表面物理量と接着特性の関連から水系での接着に寄与するアミノ酸種あるいは配列などの分子構造に関する因子の考察を行った。
4 海洋接着タンパク質の接着特性に寄与する因子を集積したバイオニックにデザインされた人工海洋接着タンパク質の系を作成し、豚を用いてバイオアドヒーシブとしての実用性を生体応答反応の見地から検討した。
5 淡水系二枚貝の接着タンパク質の一次配列構造を決定し、海洋生物の接着分子との分子生物学的な比較を行った。淡水、海洋両系のタンパク質の特徴に付き詳細な検討を加え、生物工学の立場から新素材を設計開発する上での重要な知見を得た。

Research Products

• [Publications] H.Tatehata: "Model polypeptide of mussel adhesive protein (I).Synthesis and adhesive studies of sequential polypeptides (X-Tyr-Lys)_n and (Y-Lys)_n"J.Appl.Polym.Sci. 76. 929-937 (2000)
• [Publications] K.Ohkawa: "Self-assembling capsule and fiber formations of polyion complexes of chitosan and poly (α, L-glutamic acid)"Macromol.Rapid Commun.. 21(5). 223-225 (2000)
• [Publications] K.Ohkawa: "Characteristics of marine adhesive proteins and preparation of antifouling furfaces for the sessile animals"Sessile Organisms. 17(1). 13-22 (2000)
• [Publications] H.Yamamoto: "Synthesis and Wettability Characteristics of Model Adhesive Protein Sequences inspired by a Marine Mussel"Biomacromolecules. 1(4). 543-551 (2000)
• [Publications] H.Yamamoto: "Polyion complex fiber and capsule formed by self-assembly of poly-L-lysine and gellan at solution interfaces"J.Appl.Poly.Sci. 79. 437-446 (2001)
• [Publications] H.Tatenata: "Oxidative reaction and conformational studies on synthetic sequential polypeptides of mussel adhesive proteins"Current Trends Polym.Sci.. (in press).
• [Publications] K.Ohkawa: "Biodegradation of two polyion complex fibers of chitosan-gellan and poly-L-lysine-gellan by pure-line filamentous fungi."J.Polym.Environment. (in press).
• [Publications] Y.Matsui: "Attachment strength of Limnoperna fortunei on substrates and their surface properties"Biofouling. (in press).
• [Publications] 大川浩作: "自然に学ぶ複合材料の創成"日本接着学会誌. (印刷中).
• [Publications] 山本浩之(分担): "最新先端接着接合技術"エスジーティー. 777 (2000)