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2014 Fiscal Year Annual Research Report

シリコンバイオミネラルに関わる新規タンパク質グラシンによる融合マテリアルの創成

Publicly Offered Research

Project AreaFusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
Project/Area Number 25107722
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

清水 克彦  鳥取大学, 産学・地域連携推進機構, 准教授 (90326877)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsバイオテクノロジー / 複合材料・物性 / 生体分子 / 自己組織化
Outline of Annual Research Achievements

海綿動物が形成するケイ素を含有するバイオミネラル(シリコンバイオミネラル)は,非晶質シリカを主成分とし微量の有機分子を含む無機―有機複合材料であり,環境への負荷が極めて小さい条件下で自己集合的に生産され,メートルオーダーに及ぶ構造,高い機械的強度と光学特性を特徴とする.微量に含まれる有機分子が材料の特性やその製法のカギを握ると着目されている.これまでに六放海綿類カイロウドウケツの骨格中に水溶性,分子量23kDa,ヒスチジンに富み,中性域で速やかにシリカを形成するタンパク質が含まれることを示してきた.また,部分アミノ酸配列情報をもとに得たこのタンパク質をコードするcDNAの配列から,このタンパク質は新規であり,グラシンと命名した.
本年度は,大腸菌を宿主として組換えグラシンを生産し,天然型との同等性を確認するとともに,融合マテリアル創出に向け,大量に発現系を確立することを目的とした.まず,グラシンcDNAを挿入した発現ベクターで形質転換した大腸菌を培養し,菌体を回収して組換えグラシンの発現を調べた.菌体溶解液をSDS-PAGEおよび坑グラシン抗体を用いたウェスタンブロット法により,組換えグラシンの発現を確認した.組換えグラシンに付加したHis-tagを利用してニッケルアフィニティ担体を用いて組換えグラシンを精製した.試験管内実験により天然型グラシンが示したシリカ形成効果が再現されることを確認することとした.グラシンcDNAの塩基配列を操作して大腸菌での発現に最適化したグラシン遺伝子においては,良好な発現が認められた.また,His-tagを付加せずともニッケルアフィニティ担体を用いて組換えグラシンを精製することが可能であった.今後は,改変体を作成するなど,さらに詳細な分子機構について検討を実施する予定である.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Biomineralization-Inspired Synthesis of Functional Organic/Inorganic Hybrid Materials: Organic Molecular Control of Self-Organization of Hybrids2015

    • Author(s)
      Atsushi Arakaki, Mayumi Oda, Katsuhiko Shimizu, Takeshi Sakamoto, Tatsuya Nishimura, Takashi Kato
    • Journal Title

      Organic and Biomolecular Chemistry

      Volume: 13 Pages: 974-989

    • DOI

      10.1039/C4OB01796J

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ガラスカイメン類カイロウドウケツ由来シリカ粒子形成促進タンパク質グラシン2015

    • Author(s)
      天野太郎、有馬二朗、清水克彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2015年度大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-28 – 2015-03-28
  • [Presentation] 海綿動物のシリカバイオミネラリゼーション2014

    • Author(s)
      清水克彦
    • Organizer
      バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学(柏市)
    • Year and Date
      2014-12-12 – 2014-12-12
    • Invited
  • [Presentation] Glassin: A Hisitidine Rich Protein in Biosilica of The Hexactinellid Sponge That Directs Silica Precipitation2014

    • Author(s)
      Katsuhiko Shimizu
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      University of Tokyo (Tokyo)
    • Year and Date
      2014-11-03 – 2014-11-03
  • [Presentation] カイロウドウケツシリカ骨格に含まれる新規タンパク質グラシンの性質2014

    • Author(s)
      清水克彦
    • Organizer
      第85回日本動物学会大会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [Presentation] 六放海綿カイロウドウケツのシリカバイオミネラルに関わるタンパク質グラシンの遺伝子探索2014

    • Author(s)
      清水克彦
    • Organizer
      第16回マリンバイオテクノロジー学会大会
    • Place of Presentation
      三重大学(津市)
    • Year and Date
      2014-05-31 – 2014-06-01
  • [Book] Springer Handbook of Marine Biotechnology (Ed., Kim, S-K)2015

    • Author(s)
      Katsuhiko Shimizu
    • Total Pages
      1512
    • Publisher
      Springer-Verlag
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 新規タンパク質2015

    • Inventor(s)
      清水克彦、天野太郎、有馬二朗
    • Industrial Property Rights Holder
      清水克彦、天野太郎、有馬二朗
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2015-39222
    • Filing Date
      2015-02-27

URL: 

Published: 2016-06-01  

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