2015 Fiscal Year Annual Research Report
軟体動物貝殻の炭酸カルシウム結晶の形態と欠陥を制御する有機基質の探索と機能解析
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25850078
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 道生 東京大学, 農学生命科学研究科, 講師 (10647655)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオミネラリゼーション / アラゴナイト / アコヤガイ / 靱帯 / LICP / TIMP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟体動物の貝殻は炭酸カルシウムと少量の有機物から構成されるバイオミネラルである。貝殻内の炭酸カルシウムはそこに含まれる少量の有機物によって結晶の形態や方位が制御され、無機的な環境には存在しない特徴的な構造を有している。これまで貝殻からは多くの基質タンパク質の存在が明らかにされ、石灰化への関与が示唆されてきたが、炭酸カルシウム結晶の形態や結晶欠陥を行う有機基質については未だ明らかにされていない。そこで本研究では、結晶形態と欠陥に非常に大きな特徴を有する貝殻微細構造に着目し、その形態と欠陥を制御する有機基質の探索と機能解析を行うことを目的とした。二枚貝の蝶番部には靭帯と呼ばれる構造が存在し、その内部にある炭酸カルシウムのアラゴナイト結晶は幅が50 nm、長さが数umもある繊維状の構造を有しており、その形成メカニズムについては不明のままであった。私達は靭帯のアラゴナイト結晶の内部から10アミノ酸から成る新規の酸性ペプチドLICP（Ligament IntraCrystalline Peptide）を見出した。LICPはアラゴナイト結晶と相互作用することで、結晶のc軸方向の伸長を抑制し、幅の小さいアラゴナイト結晶の形成に関与していることが示された。このような小さなアラゴナイト結晶が集まって配向することで、一つの長い繊維状の靭帯が形成されると予測された。そこで、さらに配向するメカニズムを明らかにするため、靱帯のアラゴナイト結晶の枠組みを作る有機基質から特異的基質タンパク質を見出した。このタンパク質はTIMP（Tissue Inhibitor of MetalloProteinase）の一種であることが分かり、有機物の繊維構造が生成と分解のバランスにより形作られると推測された。
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