2017 Fiscal Year Annual Research Report
Design of Chemical Environment available for Life Science based on Hydrated Ionic Liquids and Polymerized Ionic Liquids
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17H01225
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
大野 弘幸 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 学長 (00176968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 恭子 東京薬科大学, 薬学部, 講師 (90447508)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 生体環境 / 水和状態 / タンパク質 / 相変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖鎖認識タンパク質であるコンカナバリンAを熱変性させて凝集体を形成させた。この凝集体を溶解することのできる水和イオン液体を広く探索した。凝集体の溶解能力と、カチオン構造、アニオン構造、さらには含水率などとの相関を解析した。この実験過程において、凝集体を溶解させた後、リフォールディングを誘導する水和イオン液体も見出した。このような水和イオン液体中に溶解させ、リフォールドさせたコンカナバリンAは、水溶液中に希釈後、糖鎖認識能が回復していることを確認できた。上記の凝集タンパク質の溶解・再生法はこれまでにない簡便な手法であることから、特許出願を行った。
また、親疎水性バランスを適切に制御することで、温度に応じて水との親和性を自由に制御できる高分子電解質の設計指針を得ることができた。通常のイオン液体と、構成イオンを共有結合で結んだ双性イオンとでは、温度応答性が大きく異なるので、これらの構造と、温度応答性を詳細に調べ、室温付近で水和状態が大きく変化する候補を選択した。次いで、適切な構造を持った双性イオンを重合して高分子電解質を作成した。これを架橋して塩水溶液中でもイオン交換しないよう設計したゲルを作成できた。このゲルの温度応答に対応したタンパク質の吸脱着を評価した。さらにゲル内部に補足された様々な物質の吸脱着の可能性を評価するために、重金属イオンであるRuイオンの吸脱着を解析した。適切な配位子を用いた場合にRuを繰り返し吸脱着させることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りに研究を推進することができた。さらに、研究成果の一部では計画を超えた知見が得られている。
タンパク質凝集体を溶解可能なイオン構造や含水率についての知見を得た。溶解後のタンパク質は自由水が存在しない水和イオン液体中でフォールディング状態を形成することを分光学的にも確認できた。この水和イオン液体を用いた凝集タンパク質の溶解・再生法は、これまでにない簡便な手法であることから、特許出願を行った。
さらに、温度に応答して水和状態が変化する高分子電解質ゲルを作成できた。タンパク質によってゲルとの親和性が異なることなども見出され、タンパク質の性質に応じて選択分離の可能性も見出すことができた。また温度応答性高分子ゲルを用いて各種タンパク質やRuイオンを吸脱着させることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
タンパク質凝集体を溶解し、フォールディングを誘導するイオン液体の構造から得られた知見をさらに詳しく解析する。タンパク質の溶解性や構造の解析は主に各種分光測定を用いて進める。溶解後のタンパク質の活性測定には結合測定や電気化学測定などそれぞれのタンパク質に適した方法で行う。イオン構造と共に水和イオン液体中に存在する水分子の状況、特性が重要であることも明らかとなってきているので、これらについてもDSC測定や中性子散乱測定等を用いて検討を進める予定である。また、種々のタンパク質を用いた溶解・再生の検討も引き続き行う。
温度応答性ゲルは、前年度のゲルの基礎物性の評価から、生体適合性の高いゲルの設計指針が明らかになってきた。そこで、今後は各種タンパク質の未変性吸脱着という課題に関して精力的に研究を進める。さらに、各種金属イオンや低分子生体分子など、対象を広げてゲル内部での可逆的な吸脱着の可能性を評価する予定である。
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