2019 Fiscal Year Annual Research Report
分子膜ナノチャンネル垂直配向集積化フィルターの創製とタンパク質分離精製への応用
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17H02726
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
亀田 直弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20517297)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子膜 / ナノチャンネル / 自己組織化 / タンパク質 / 分離 / 単一分子解析 / 時間分解蛍光顕微鏡 / 蛍光相関分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜タンパク質の分離精製用フィルターの開発＞12-アミノドデカン酸のN末端にアルコキシシリル―アミノ酸残基、C末端に親水性官能基（ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、リン酸基など）を有する脂質分子群を設計・合成した。脂質分子の水分散液にポリカーボネイト多孔性膜を浸漬、多孔性膜を取り出した後、加熱・冷却操作により脂質分子の自己組織化を行い、多孔性膜の空孔内に脂質分子の単分子膜ナノチャンネル集積体を形成させた。各種分光手法を用いた構造解析により、単分子膜ナノチャンネルの内表面には親水性官能基、外表面にはアルコキシシリル―アミノ酸残基が配置されていることを明らかにした。ゾルゲル反応を施し、単分子膜ナノチャンネル同士、及び多孔成膜への固定化を行い、目的とするフィルターを得た。アミノ酸残基（R）の嵩高さ、即ちアミノ酸の側鎖の違いにより、単分子膜ナノチャンネルの径を29 nm（R = Ala）、16 nm（R = Phe）、12 nm（R = Trp）、9 nm（R = Val）、4 nm（R = Leu）、1 nm（R = Ile）と制御できることを見出した。フィルターからのタンパク質の溶離順、及びタンパク質間の分離度は、単分子膜ナノチャンネル内表面のイオン性官能基とタンパク質間の静電相互作用に大きく依存した。また、分離度は単分子膜ナノチャンネルの径が小さい程大きくなった。
＜分離メカニズムの解明＞イメージング蛍光相関分光測定、及び蛍光共鳴エネルギー移動を組み合わせた時間分解蛍光顕微鏡観察により、１本の単分子膜ナノチャンネルを泳動拡散するタンパク質の可視化に成功した。単分子膜ナノチャンネルの径の減少に伴い、タンパク質の拡散が著しく抑制されることを突き止めた。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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