2023 Fiscal Year Final Research Report
Elucidation of the molecular basis for the diversity of structural and physical properties of silk
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21H03831
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
Sezutsu Hideki 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究領域長 (70342805)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横井 翔 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 主任研究員 (40773073)
吉岡 太陽 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (90596165)
坪田 拓也 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (00612772)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | シルク / フィブロイン / クスサン / カイコ / X線散乱解析 / 階層構造 / 一次構造 / 力学物性 |
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| Outline of Final Research Achievements |
We found that the two saturniid moths (Saturnia japonica and Samia ricini) lack the major silk genes, fibroin l-chain and fibrohexamerin, present in the domesticated silkworm, Bombyx mori. We also found that there are a number of silk-related genes are differentially or commonly expressed in S. ricini compared to B. mori. Since the silk of S. japonica has an extremely high regularity of repetitive sequences in the amino acid sequence of the fibroin H-chain among saturniid moths, we used this silk as a model silk and established an X-ray scattering analysis method to derive a correlation between the elongation at break, which is a part of mechanical response behavior, and the amino acid sequence in the feature sequence. This is the first method to predict the mechanical response behavior of silk from primary structural information.
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| Free Research Field |
昆虫生物学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
シルクの構造・物性の多様性を理解するため、ヤママユガ科のクスサンやエリサンのシルク遺伝子を調べたところ、カイコとはシルク遺伝子の種類が異なることを示した。また、クスサンのシルクをモデルシルクとし、シルクの特徴的なアミノ酸配列（一次構造）と力学応答挙動の一部である破断伸度との相関関係を導くX線散乱解析手法を確立した。本手法は、ヤママユガ科シルクの力学応答挙動を一次構造情報から予測可能とする初めての手法であり、将来的には、ヤママユガ科シルクのゲノム編集によりシルクの力学応答挙動を任意にデザインすることを可能にする基盤技術となった。
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