2018 Fiscal Year Research-status Report
基質小胞モデルを用いた生体鉱物の結晶化過程の時空間解析
| Project/Area Number |
18K05149
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
越山 友美 立命館大学, 生命科学部, 准教授 (30467279)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 基質小胞 / 生体鉱物 / 結晶化 / モデル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
バイオミネラリゼーションにより作り出されるカルシウム塩、シリカや磁性酸化鉄などの生体鉱物の組成、結晶系、結晶サイズや形態は、骨や貝殻などの構造体の化学的・物理的性質や強度を決定する重要なファクターであり、生物学や生体材料工学の分野において生体鉱物の形成機構に関する研究が進められている。多くの生体鉱物の結晶化は、細胞から分泌される生体膜で囲まれた「基質小胞」で進行し、基質小胞には核形成・結晶成長に寄与する複数の蛋白質が存在することが知られている。しかしながら、基質小胞における核形成・結晶成長の具体的な分子機構は未だ明らかとなっていない。本研究では、リポソーム、およびゴースト赤血球 (gRBC) を基質小胞モデルとして生体鉱物の核形成・結晶成長過程の時間的・空間的な解析を目指している。そこで本年度は、リポソームを基質小胞モデルとして、リン酸カルシウムの形成制御を進めた。具体的には、リン酸バッファーを内包したリポソームにチャネル機能を組み込み、カルシウムイオンを流入させることにより、小胞内におけるリン酸カルシウムの形成反応のpH依存性と濃度依存性を検討した。生成したリン酸カルシウムはATR FT-IR測定と粉末X線回折測定により同定し、例えば、pH 7.5以下では主生成物としてリン酸二カルシウム二水和物が生じるなど、リン酸カルシウム形成のpH依存性に関する基礎的な情報が得られた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、結晶化に寄与するアミノ酸配列を有するペプチドフラグメントを導入したリポソームを用いて、生体鉱物の核形成・結晶成長を行う予定であったが、研究代表者の異動のため、研究室の立ち上げ等で進捗に若干の遅れが出た。しかしながら、ペプチドフラグメントを導入していないリポソームを基質小胞モデルとしたリン酸カルシウムの形成のpH依存性と濃度依存性を検討し、次年度に繋がる基礎的な知見が得られている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は (1) リポソーム、および gRBCへのペプチドフラグメント、およびイオンチャネルの導入による基質小胞モデルの作製と、(2) 基質小胞モデル内における結晶化過程の時空間追跡のための分光学的測定法の確立を推進する。固相合成法により目的のペプチドを大量合成し、リポソーム、およびgRBCへ導入し、リン酸カルシウム形成反応のpH依存性と濃度依存性を検討し、前年度のペプチド非存在下でのリン酸カルシウム形成の結果と比較してペプチドフラグメントの影響を明らかとする。また、分光学的手法による経時変化測定では、ATR FT-IR測定と粉末X線回折測定に加えて、特に共焦点顕微鏡観察とTEM測定を進め、基質小胞モデル内におけるより詳細な生体鉱物の核形成・結晶成長過程の解明に取り組む。
|
| Causes of Carryover |
研究代表者の異動のため、当初予定していたペプチド合成に着手できなかったため。今後はペプチド合成を推進すると共に、分光学的手法による経時変化測定を充実させていく。
|
