2021 Fiscal Year Annual Research Report
真珠の質を決定する真珠層の炭酸カルシウム結晶の厚みの調整機構の解明
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19H03045
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 道生 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (10647655)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 宏次 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30280788)
豊福 高志 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭技術開発プログラム), 主任研究員 (30371719)
川野 潤 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40378550)
木下 滋晴 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40401179)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオミネラリゼーション / アコヤガイ / 真珠 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アコヤガイの貝殻の真珠層形成において、1「有機薄膜の分泌調節」、2「有機薄膜の自己組織化」、3「炭酸カルシウム結晶成長制御」の3つのパートに分け、それぞれについて研究を進めることで、真珠層形成の分子メカニズムについて明らかにすることを目的としている。1「有機薄膜の分泌調節」について、これまでに検討した固定化方法、樹脂を用いて超薄切片を作製し、電子顕微鏡内で金ナノ粒子によるキチン合成酵素の局在解析を行った。特定の周期に金ナノ粒子が配置しているように観察されたため、キチン合成酵素の局在そのものが炭酸結晶の厚みを制御している可能性が示唆された。2「有機薄膜の自己組織化」について、分泌されたキチンと強固に結合し、有機薄膜形成に強く関係すると思われるメチオニンに富むタンパク質について、どのような相互作用で凝集しているのか合成ペプチドなどを用いて解析を進めている。3「炭酸カルシウム結晶成長制御」について、真珠層の炭酸カルシウム結晶形成に関与するタンパク質であるPifの繰り返し配列であるDDRKモチーフが、どのように炭酸カルシウムと相互作用するのかNMRを用いた構造解析を行った。特にN末端のDが2番目と5番目、6番目のDと挙動が異なる様子が見られたため、2021年度は特にN末端のDについて着目し、N末端をGにした場合とDにした場合とで比較を行った。その結果、N末端をGにした方が4つのDが同一平面状に配置し、炭酸カルシウム結晶の特定の面に吸着する可能性が高まることが示唆された。
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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
１に関しては着実にデータを積み重ねてきており、新たな知見を主張可能なレベルになるための再現実験などを進めているため、順調に進展していると考えた。２に関しては今回の研究により新たに判明したMに富むタンパク質の機能解析を進めており、今後に繋がる研究に進展が期待される。３についても、実験結果から新たに判明したことを用いて次に展開しており、新知見が順調に成果として出ていると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、アコヤガイの貝殻の真珠層形成において、1「有機薄膜の分泌調節」、2「有機薄膜の自己組織化」、3「炭酸カルシウム結晶成長制御」の3つのパートに分け、それぞれについて研究を進めることで、真珠層形成の分子メカニズムについて明らかにすることを目的としている。1「有機薄膜の分泌調節」について、さらなる再現実験を進める。金ナノ粒子が観察されるような状態にまでサンプルを調整することができたが、高解像度に画像としてはまだ十分に満足いくものが取れていないと考えられる。より質の良いデータを取るため、2022年度も繰り返しサンプリングと切片作製を続け、電子顕微鏡内で局在解析を行う方法を試みる。
2「有機薄膜の自己組織化」について、これまでにいくつか見出したメチオニンに富む領域を人工的にペプチド合成を行い、サンプルを準備することができた。構造解析とin vitroの実験を2021年度に行っていたが、2022年度も続けて構造、機能解析を進める予定である。
3「炭酸カルシウム結晶成長制御」について、N末端をGにすることで構造が大きく変化することを見出した。この結果からN末端をGにすれば、機能も大きく変化することが予測される。N末端をGにしたペプチドを用いて、in vitroでの機能解析を進める予定である。
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[Presentation] “Structural and functional analyses of chitinolytic enzymes in the nacreous layer of Pinctada fucata.”2021
Author(s)
〇L. Zhu, K. Shimizu, H. Kintsu, S. Sakuda, I. Kuriyama, K. Maeyama, K. Nagai, T. Miura, Y. Oka, K. Nagata, M. Suzuki.
Organizer
16th International Symposium on Biomineralization
Int'l Joint Research
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