標的金属をインプリントした選択的金属認識能を有するペプチド-シリカ吸着担体の創製

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K12232
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 後藤 猛 秋田大学, 本部, 理事 (10215494)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: バイオシリカ / 分子インプリント / 金属回収

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，標的とする金属をペプチドとシリカで分子インプリントした選的金属吸着担体の開発を目指した基礎検討である。標的金属イオンに配位させるペプチドとして，海棲生物ムラサキ貝が分泌する接着性タンパク質を模倣した短鎖配列（XKXKX：XはDOPA）が接着性を有すること，また，珪藻の（アミノ酸配列： SSKKSGSYSGSKGSKRRIL） もシリカ形成能を有することに着目し，これらと金属配位能を有するアミノ酸（ヒスチジン）6残基とを組み合わせたHis融合シラフィンR5接着性ペプチド（Ad-R5H6）を設計した。さらに，シリカ結晶の成長を促進させるため，酵素シリカテインの利用を検討した。
先ずシリカテインについて，その可溶性タグ付加体のcDNAを導入した組換え大腸菌を構築し，不溶化発現物を透析法によるリフォールディングによって可溶化させ，TEOS/HCl存在下でシリカ形成活性を有することを生成物のSEM-EDXにより確認した。
一方，Ad-R5H6については，そのcDNAを合成委託し，組換え微生物（大腸菌とブレビバチルス）による生産を検討した。組換え大腸菌を用いた場合，プロテアーゼ分解を受け易いためかSDS-PAGEで発現をほとんど検出できなかったが，培養の祖抽出液とTEOSの混合によりシリカ結晶が生成することがSEM-EDXにより確認した。そこで，分泌発現が可能なBrevibacillusの遺伝子組換え体を構築したところ，Ad-R5H6の菌体外分泌生産が認められ，Ad-R5H6の生産系を構築することができた。
以上により，標的金属とTEOS共存下における組換えBrevibacillus の培養により，標的金属を包摂したペプチド-シリカ粒子を調製する土台を得ることが出来たと考えられる。