2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the structure and formation mechanism of quantum beam crosslinked protein
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19K12653
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
木村 敦 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員 (60465979)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 量子ビーム / 架橋 / 生体材料 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子ビーム照射がタンパク質の1次構造及び高次構造に与える影響を定性・定量的に明らかにし、架橋タンパク質ゲルの物性変化の要因を解き明かすことで、量子ビーム架橋タンパク質を利用した医療・創薬応用研究の深化に繋げることを目的とする。研究計画として、①アミノ酸組成を調節したモデルタンパク質を合成し、その②量子ビーム架橋ゲルの1次構造を各種化学分析法（酸分解法、蛍光標識HPLCなど）により詳細に明らかにする。さらに、③量子ビーム架橋タンパク質の各種分光分析を行い、②の分析結果と対比させながら2次構造および3次構造の変化を考察する。本研究成果は、先行する量子ビーム架橋タンパク質を利用した医療・創薬応用研究の深化に繋がる。
令和4年度は、量子ビームによるタンパク質架橋メカニズムの解明研究、およびそのメカニズムに基づいた発展的研究である、量子ビームを用いたタンパク質およびペプチドナノ粒子の創製研究に関するこれまでの成果を取りまとめ、査読付き論文1件を発表するとともに、国内外の学会で口頭発表およびポスター発表を行った。
研究機関全体を通じて、量子ビームによるタンパク質の架橋は、溶媒である水の分解により生成するヒドロキシル（OH）ラジカルを駆動とすること、およびタンパク質に含まれる芳香族アミノ酸残基であるチロシン、フェニルアラニン、ヒスチジンが架橋部位になることを、初めて明らかにした。また新たな発見として、量子ビームの照射条件を精密に制御することで、5-400 nmの範囲で粒径を制御したタンパク質・ペプチド粒子を作製することに成功した。これらは、がん診断・治療用のドラックデリバリーシステムの母材としての応用が期待される。以上より、量子ビーム架橋法は、医療・創薬応用研究における生体材料作製技術として有用であることがわかった。
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