2021 Fiscal Year Research-status Report
天然タンパク質資源の有効活用を目指した機能性マイクロ粒子捕集素材の開発
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20K20638
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
野瀬 健 九州大学, 基幹教育院, 教授 (10301334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 衣織 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (50311858)
友原 啓介 九州大学, 基幹教育院, 助教 (40711677)
巣山 慶太郎 九州大学, 基幹教育院, 助教 (60707222)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 人工網モデル / 天然由来タンパク質 / マイクロプラスチック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度においては、初年度に引き続き天然由来タンパク質資源を用いてのマイクロ粒子捕集素材の調製を行った。市販の牛血清アルブミン（BSA）に、合成したエラスチンペプチドを、まずは１反応点をもつ化学修飾タグとして結合を行い、種々の量比で反応を実施し、クロマトグラフィーによる精製、MALDI-TOF-MSによる付加分子数の確認を行った。それらの反応条件の最適化を行い生成物を得た。それらの機能性評価を行ったところ、新規の温度依存的な凝集能をBSA修飾体に確認することができた。また、反応比率により凝集体の解離条件が変化することが確認された。これにより、温度に応じて集合構造を形成する人工網モデル様タンパク質素材が市販タンパク質を用いて開発可能であることが確認された。これに引き続き、ブタ大動脈およびマグロ動脈球を素材としたタンパク質溶液の調製法の開発を引き続き実施した。エラスチン(Elastin: E)やコラーゲン(Collagen: C)など様々な成分を含むタンパク質溶液(ECタンパク質溶液)の調製には、熱アルカリ法が用いられており、その実施環境には大きな制限が掛かっていた。そこで、今回条件検討を行い、より反応温度の低下、および、反応量の増大を検討したところ、従来法よりマイルドな条件で量的なECタンパク質溶液が調製可能であることが判明した。この溶液を用いて、温度応答性を示さない分画への温度応答性の付与を検討したところ、分子間架橋試薬の濃度1 mg/mlにおいて温度応答性を発揮する反応条件を見いだすことに成功した。これを用いた、マイクロプラスチックの吸着条件については、現在継続して検討中である。
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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
本研究が概ね順調に進展していると判断した理由は、以下の通りである。 本年度も昨年度に引き続き、コロナ感染拡大により研究活動等が大きく制限されるなど、かなりの悪状況の中での研究遂行となった。そのような状況の中で、一般に市販されているウシ血清アルブミンを用いた人工網モデルタンパク質素材の調製を試みたが、エラスチンペプチドを用いた化学修飾タグをアルブミンに複数縮合することで、温度変化に応答して溶液状態から凝集状態へと形状を変化させる分子素材を開発することができた。ウシ血清アルブミンは、比較的大量に調製され市販されているタンパク質であるが、この機能化が達成されたことはバイオ素材開発の点から意義のあることであると思われた。また、この実験においては、タンパク質に結合させる化学修飾タグとして、それ自身では温度依存的自己凝集能を示さない10個のアミノ酸からなるF2ペプチドでも目的を達成可能であることが判明し、そのタグ調製の難しさが大きく改善され、他のタンパク質に対する応用も可能となると考えられた。また、天然素材からのタンパク質抽出方法について、特に、不溶性生体組織に存在する未利用タンパク質を対象とした抽出方法がより実施し易い方法へと改善され、今後の活用が容易となった。以上のように、概ね順調に進展していると判断された。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画3年目においては、市販のタンパク質の適用例を増やし、また、天然素材由来のタンパク質を用いる網目状タンパク質素材の開発を進める。それらの開発において重要な、タンパク質架橋方法、特に、縮合試薬やリンカーペプチドを用いた架橋反応についてさらに検討を進め、より効率的で簡便な調製方法の確立を目指す。また、当研究室で開発されたペプチド合成手法、フラグメントペプチド合成や液相合成の当の化学合成手法を本研究に適用して、架橋反応の開発を進める。
次年度も、コロナ感染拡大が収束しない状況が継続することが想定され(令和4年3月末)、withコロナの環境下で研究を進めることになるが、オンライン形式を用いたディスカッションや消毒、空調の管理などにより研究室の安全を担保することにより、研究・実験時間を確保することを継続して行く予定である。
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| Causes of Carryover |
現在、投稿中の論文が2報あり（再投稿準備中1報が別にあり）、これらの出版費用として予算を確保していたが、年度内に受理されなかったためその残予算が生じた。次年度中に受理を目指しこの予算を執行する計画である。
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