2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel method to make gelatin of membrane proteins suitable to utilize as functional molecules and construction of nano-materials
| Project/Area Number |
26410177
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水野 稔久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90345950)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 膜蛋白質 / ゲル / 膜蛋白質可溶化試薬 / Huisgen環化反応 / ３Dプリンター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに既に開発に成功している、アルキン基を持つ化学反応性膜蛋白質可溶化試薬Alk-C3-DKDKC12Kとアジド基を両端に持つＰＥＧ誘導体（Bis-azide-PEG）を用い、膜蛋白質を内包固定化した立体的なゲル構造体の作製手法の確立、さらに固定化された膜蛋白質の機能評価を行った。立体的な構造体作製には押出形の３Ｄプリンターを活用し、プログラムコントロールされたノズルの先端でAlk-C3-DKDKC12KとBis-azide-PEGが混合・ゲル化と同時に印刷されるシステムを組むことで、膜蛋白質内包繊維状ゲルの積層化を検討した。残念ながら、ただ単にHuisgen環化反応を用いたAlk-C3-DKDKC12KとBis-azide-PEGの間の架橋反応だけではゲル硬度が不十分であったが、２次架橋剤となるグルタルアルデヒドを添加しながら３D印刷を行うことで、多段に積み上げてもゲル繊維同士が融合しない、３Dゲル構造体の作製に成功した。３Dプリンターのプログラムを変更することで、同様の原理に従って様々な形状の膜蛋白質内包３次元ゲル構造体も構築可能と思われる。
通常水和ゲルの中に膜蛋白質などの生体高分子を固定化した場合、ゲル内部で基質の拡散速度が制限され、それにより固定化された膜蛋白質機能が制限を受けることが危惧される。しかし、今回検討を行ったAlk-C3-DKDKC12KとBis-azide-PEGの架橋により得られる膜蛋白質内包ゲル内部は、比較的基質の拡散速度が高く、さらに繊維状にゲルを成形することで、バッファー溶液中と比較し１／３程度の見かけの活性の維持が見られた。
以上これまで３年間の検討から、新規の化学反応性膜蛋白質を利用した、膜蛋白質の新規ゲル化手法の確立と、さらにこれを用いた様々な立体形状を持つ膜蛋白質固定化材料構築の手法の提示に成功したと考える。
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[Journal Article] Design of New Extraction Surfactants for Membrane Proteins from Peptide-Gemini Surfactants (PG-surfactants)2016
Author(s)
M. Shibata, S. Koeda, T. Noji, K. Kawakami, Y. Ido, Y. Amano, N. Umezawa, T. Higuchi, T. Dewa, S. Itoh, N. Kamiya, T. Mizuno
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Journal Title
Bioconjugate Chemistry
Volume: 27
Pages: 2469-2479
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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