2010 Fiscal Year Annual Research Report
氷結したタンパク質水溶液のガラス転移と分子ダイナミックス
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22540420
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
新屋敷 直木 東海大学, 理学部, 教授 (00266363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八木原 晋 東海大学, 理学部, 教授 (40191093)
喜多 理王 東海大学, 理学部, 准教授 (90322700)
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| Keywords | 化学物理 / 生物物理 / 物性実験 / タンパク質 / 水溶液 / ガラス転移 / 誘電緩和 / 不凍水 |
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| Research Abstract |
本研究は球状タンパク質,繊維状タンパク質,合成高分子など様々な水溶液の不凍水,水和タンパク質,氷の3つの緩和を00K～80Kの温度域、10μHz～10GHzの周波数域で広帯域誘電分光法を用いて観測する。これらの緩和の普遍的性質と物質の構造依存性を調べ,(1)熱測定で観測されるガラス転移温度と誘電緩和の関係、(2)不凍水緩和と水和タンパク質緩和の溶質構造依存性、(3)水和した溶質分子運動のガラス転移と不凍水の緩和時間の関係を明らかにすることである。2010年度は以下の研究を行い成果が得られた。
・冷却・昇温速度が緩和に与える影響を牛血清アルブミン(BSA)水溶液を用いて調べた。その結果、BSA水溶液の温度を下げる過程で氷結温度付近の冷却方法によって、200K以下の低温域における緩和の現れ方が異なる事が判った。
・濃度5-40wwt%のゼラチンおよびリゾチウム水溶液の誘電分光測定で、BSAと同様に3つの緩和が観測された。
・濃度5-40wt%のBSA、リゾチウム、ゼラチンの各水溶液で3つの緩和の緩和時間・強度の濃度依存性を調べた。いずれの溶液でもタンパク質濃度が異なっても3つの緩和の緩和時間が変化しない事がわかった。これは低温では初期の濃度によらず不凍水-タンパク質の不凍溶液相の濃度が一定であるためである。
・ポリ酢酸ビニル/ベンゼン溶液、ポリエチルアクリレート/p-キシレン溶液で高分子の緩和を観測し、溶媒が低温で結晶化した場合の高分子の緩和を調べた。その結果、水素結合を行わない溶媒でも、低温で一部の溶媒は結晶化するが、高分子近傍の溶媒は結晶化せず、不凍溶媒-高分子濃厚溶液相は初期濃度によらず一定濃度になる事がわかった。この結果は、高分子水溶液で観測された凍結濃縮や不凍溶媒が水特有のものではなく、水素結合を行わない液体でも普遍的に存在する事が明らかになった。
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