2020 Fiscal Year Annual Research Report
Reversible utilization of enzyme by grafting and refolding
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18K04821
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
大橋 秀伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00541179)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 固定化酵素 / タンパク質 / リフォールディング / 大気圧プラズマ / グラフト重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の固定化酵素は一旦失活してしまうと、その機能を回復させることは困難である。一方、酵素自体はタンパク質であり、可溶化剤によってポリペプチドの一次構造までほどくと、その後可溶化剤を取り除くことで、本来の三次元構造と機能を回復すること（リフォールディング）が可能である。一方で材料表面に方末端を固定化したグラフト鎖は可逆的な振舞いを示す。そこで、酵素をグラフト鎖として材料表面に固定化することで可逆性を付与し、酵素が失活してその正しい三次元構造と機能を失っても、可溶化剤の添加／除去によって何度でも機能を回復させることのできる再生可能型固定化酵素の実現を目指した。
酵素（タンパク質）を末端で材料表面に繋がれたグラフト鎖とするためには、タンパク質側と材料表面側をそれぞれ修飾する必要があり、本研究においては、末端の「仮固定」の後に「本固定」を行うという段階を踏むことにより、確実に末端でグラフトする戦略を立てた。モデルタンパク質として、緑色蛍光タンパク質（GFP）を選び、そのC末端に仮固定／本固定用のペプチドとしてhistidineタグ及びcysteineを導入した（hc-GFP）。一方で、材料表面側の修飾として、大気圧プラズマグラフト重合法により、多孔質基材にポリアクリル酸を導入し、これを足掛かりに仮固定用の官能基Ni-iminodiacetic acid（Ni-IDA）基と本固定用の官能基maleimide基を導入した。最後にhc-GFPの基材への固定を行い、基材上へhc-GFPが保持されることを確認し、酵素機能の再生を可能とする酵素固定化法の開発に成功した。
期間中に開発を行った大気圧プラズマグラフト重合法に関しても、10種類以上の機能性ポリマーのグラフトに成功し、グラフトのパターニング、アルミニウムやガラスなどの無機材料表面へのグラフトにも成功するなど、数多くの知見を得た。
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Research Products
(6 results)
