鉱物の共生効果によるアミノ酸重合触媒作用-新しい分子進化工学の創生を目指して-

• Project/Area Number: 19656236
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Earth system and resources enginnering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐藤 努 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授 (10313636)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福嶋 正巳 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40344113) ; 米田 哲朗 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002056)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2008: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2007: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: アミノ酸 / ペプチド / メラノイジン / 鉱物 / 粘土鉱物 / 触媒 / 分子進化工学

Research Abstract

21年度は、昨年度より行ってきた構造や組成の異なる単一鉱物のペプチド生成反応に対する触媒作用の比較・検討を継続するとともに、それらの共生効果についての検討を行った。今回検討した鉱物は、Ca-、Na-、H型モンモリロナイト、γ-アルミナ、ヘクトライト、バイデライト、石英、ペリクレイス、カルサイト、ドロマイト、カオリナイト、クリソタイル、ハイドロタルサイトである。今回の実験で生成されたペプチドは、2量体の環状無水物(DKP)と2～6量体の直鎖状ペプチドであった。鉱物を付加しないコントロールと比べると、鉱物を用いた全ての実験で鉱物によるアミノ酸重合触媒作用が認められた。ただし、ペプチドの生成量は使用した鉱物によって顕著な違いが認められ、高い触媒能を示したのはカルサイトやドロマイト等の炭酸塩鉱物であった。また、ほとんどの鉱物は相対湿度50%にて最も高い触媒効果を示し、相対湿度を制御して鉱物表面でのDKP生成を抑制し、より長い直鎖のポリペプチドの生成を可能にしているものと推定する。また、2つの鉱物を混合した系でのペプチド生成反応に対する触媒作用を比較検討したところ、モンモリロナイトとカルサイト、ハイドロタルサイトとカルサイトを混合した系で、単一鉱物を用いた系より顕著に高い触媒作用を示すことが明らかとなった。これはカルサイト表面が負に帯電しているため、アミノ基がカルサイト表面において脱プロトン化し易く、その結果としてモンモリロナイトやハイドロタルサイト端面でのアミノ酸重合触媒効果が促進されたものと考える。以上のことから、アミノ酸重合触媒効果を促進してより長鎖のペプチドを形成するためには、鉱物の共生効果が高い混合系において相対湿度を50%程度にコントロールした状態でエージングすることが最も有効であると推定された。

Research Products

• [Journal Article] Influence of the physicochemical properties of clay minerals on the degree of darkening via polycondensation reactions between catechol and glycine (2009)
  • Author(s): A.Miura, R.Okabe, K.Izumo, M.Fukushima
  • Journal Title: Applied Clay Science 46 Pages: 277-282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of an allophanic soil on humification reactions between catechol and glycine : spectroscopic investigations of reaction products (2009)
  • Author(s): M.Fukushima, A.Miura, M.Sasaki, K.Izumo
  • Journal Title: Journal of Molecular Structure 917 Pages: 142-147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of the maturity of wood-waste compost on the structural features of humic acids (2009)
  • Author(s): M. Fukushima, K. Yamamoto, K. Ohtsuka, T. Aramaki, T. Komai, S. Ueda, K. Horiya
  • Journal Title: Bioresource Technology 100 Pages: 791-797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of an allophanic soil on humification reactions between catechol and glycine : spectroscopic investigations of reaction products (2009)
  • Author(s): M. Fukushima, A. Miura, M. Sasaki, K. Izumo
  • Journal Title: Journal of Molecular Structure 917 Pages: 142-147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seasonal deposition fluxes of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in lake Biwa, Japan (2009)
  • Author(s): Tamamura, S., Sato, T., Ota, Y., Aota, Y., Kashiwaya, K. and Kumagai, M.
  • Journal Title: Water Air & Soil Pollut 198 Pages: 297-306
  • NAID: 120000997249
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ブルーサイト表面におけるオキシ陰イオンの錯形成反応 (2009)
  • Author(s): 森本和也・佐藤努・米田哲朗
  • Journal Title: 粘土科学 48 Pages: 9-17
  • NAID: 110007161894
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple polar components in poorly-humified humic acids stabilizing free radicals : Carboxyl and nitrogen-containing carbons (2008)
  • Author(s): H. Yabuta, M. Fukushima, M. Kawasaki, F. Tanaka, T. Kobayashi, K. Tatsumi
  • Journal Title: Organic Geochemistry 39 Pages: 1313-1335
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シュベルトマナイトへの様々なオキシ陰イオンの吸着とその後の安定性 (2008)
  • Author(s): 高田盛生・福士圭介・佐藤努・米田哲朗
  • Journal Title: 粘土科学 47 Pages: 255-260
  • NAID: 110007046037
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 天然ゼオライトによるアミノ酸、糖、フェノール類の縮重合反応の促進 (2010)
  • Author(s): 福地茂樹、三浦亮貴、福嶋正巳、佐藤努、佐々木正秀
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 近畿大学(大阪)
• [Presentation] 低分子化合物の腐植化に及ぼすアロフェン分画の鉄含有量差による影響 (2009)
  • Author(s): 三浦亮貴, 福嶋正巳, 佐藤努, 佐々木正秀
  • Organizer: 第25回日本腐植物質学会講演会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学(姫路)
• [Presentation] アロフェン土壌によるカテコールとグリシンの縮重合反応の促進:ヒューミン様分画の構造的特色 (2009)
  • Author(s): 岡部亮, 三浦亮貴, 福嶋正巳, 佐々木正秀
  • Organizer: 日本分析化学会第58年会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
• [Presentation] 組織や構造の異なる鉱物によるアミノ酸重合触媒作用と相対湿度の影響 (2009)
  • Author(s): 弘山郁織、佐藤努、米田哲朗
  • Organizer: 粘土科学討論会
  • Place of Presentation: 岩手大学(盛岡)
• [Presentation] Adsorption mechanisms of inorganic anions on hydrotalcite-like compounds and their post-adsorption behaniours (2009)
  • Author(s): K.Morimoto, T.Sato, S.Anraku, T.Yoneda
  • Organizer: 14^<th> International clay conference
  • Place of Presentation: ポルトガル ポルトー
• [Presentation] Influences of physicochemical properties of clay minerals on polycondensation reaction in the mixture of catechol and glycine (2009)
  • Author(s): A.Miura, R.Okabe, K.Izumo, M.Fukushima
  • Organizer: 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館(札幌)
• [Presentation] Enhanced polycondensation reaction of catechol and glycine by an allophane soil : Structural feature of humin-like fraction (2009)
  • Author(s): R.Okabe, A.Miura, M.Fukushima, M.Sasaki
  • Organizer: 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館(札幌)
• [Presentation] The amino acid polymerization catalysis on several mineral surfaces under controlled relative humidity (2009)
  • Author(s): K.Hiroyama, Y.Ota, T.Sato, T.Yoneda
  • Organizer: 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館(札幌)
• [Presentation] アロフェン土壌によるカテコールとグリシンの縮重合反応の促進 : ヒューミン様物質の構造的特色 (2009)
  • Author(s): 岡部亮、三浦亮貴、出雲健司、福嶋正巳、佐々木正秀
  • Organizer: 日本化学会北海道支部2009年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
• [Presentation] 堆肥化過程における腐植酸の構造変化-熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析法による解析- (2009)
  • Author(s): 福嶋正巳、山本光夫、駒井武
  • Organizer: 資源・素材学会2009年春季大会
  • Place of Presentation: 千葉工業大学(千葉)
• [Presentation] Enviromental Mineralogy-Lessons Learnt from Natural Processes (2008)
  • Author(s): Tsutomu Sato and Tetsuro Yoneda
  • Organizer: The 2nd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology
  • Place of Presentation: チュラロンコン大学(バンコク,タイ)
• [Presentation] Effect of an allophane-imogolite on the formation humic-like compounds from catechol and glycine (2008)
  • Author(s): Akitaka Miura, Masami Fukushima, Masahide Sasaki, Kenji Izumo
  • Organizer: 5th International Conference on Interface Against Pollution 2008
  • Place of Presentation: 京都大学(京都)
• [Presentation] Complexation reactions of inorganic anions on layered double hydroxide surfaces (2008)
  • Author(s): Kazuya Morimoto, Tsutomu Sato and Tetsuro Yoneda
  • Organizer: 5th International Conference on Interface Against Pollution 2008
  • Place of Presentation: 京都大学(京都)
• [Presentation] Irreversible fixation of Arsenic during formation of Mg-bearing minerals at alkaline condition (2008)
  • Author(s): T. Sato, A. Asai, K. Morimoto, S. Anraku and T. Yoneda
  • Organizer: Goldschmidt 2008
  • Place of Presentation: ブリティッシュコロンビア大学(バンクーバー,カナダ)
• [Presentation] 様々な鉱物のアミノ酸重合触媒作用と相対湿度の影響 (2008)
  • Author(s): 弘山郁織, 大田由貴恵, 佐藤努, 米田哲朗
  • Organizer: 第51回粘土科学討論会
  • Place of Presentation: 沖縄ポートホテル(沖縄)
• [Presentation] 様々な鉱物表面におけるアミノ酸重合触媒作用の比較 (2008)
  • Author(s): 弘山郁織, 大田由貴恵, 佐藤努, 米田哲朗
  • Organizer: 日本鉱物学会2008
  • Place of Presentation: 秋田大学(秋田)
• [Presentation] カテコールとグリシン混合液の暗色化に及ぼす粘土鉱物の物理化学的特性の解明 (2008)
  • Author(s): 三浦亮貴、岡部亮、出雲健司、福嶋正巳
  • Organizer: 第24回日本腐植物質学会講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
• [Presentation] カテコールとグリシンから腐植様物質の生成に及ぼす粘土鉱物の影響 (2008)
  • Author(s): 福嶋正巳, 三浦亮貴, 佐々木正秀, 出雲健司
  • Organizer: 日本化学会北海道支部2008年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌
• [Presentation] フェノール化合物とアミノ酸から腐植様物質の生成に及ぼすアロフェンの影響 (2008)
  • Author(s): 三浦亮貴, 福嶋正巳, 佐々木正秀, 出雲健司
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学 東京
• [Presentation] Oligomerization of amino acid on mineral surface under the pH controlled conditions (2007)
  • Author(s): Yukie OTA, Tsutomu SATO and Shyuji TAMAMURA
  • Organizer: Goldschmidt07
  • Place of Presentation: University of Cologne Cologne, Germany
• [Presentation] 相対湿度制御下でのペプチド結合生成反応における鉱物の触媒作用 (2007)
  • Author(s): 大田由貴恵, 弘山郁織, 玉村修司, 佐藤努
  • Organizer: 第51回粘土科学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌
• [Book] 黄砂 (2009)
  • Author(s): 佐藤努・玉村修司
  • Total Pages: 342
  • Publisher: 古今書院
• [Book] 環境中の腐植物質 : その特徴と研究法 (2008)
  • Author(s): 石渡良志、米林甲陽、宮島徹、日下部武敏、清水芳久、高橋嘉夫、辰巳憲司、田中俊逸、力石嘉人、筒木潔、寺島元基、長尾誠也、福嶋正巳、藤嶽暢英、山本修一、渡辺彰
  • Total Pages: 291
  • Publisher: 三共出版
• [Book] 粘土ハンドブック (2008)
  • Author(s): 佐藤努
  • Publisher: 技報堂(印刷中)
• [Book] 黄砂 (2008)
  • Author(s): 佐藤努・玉村修司
  • Publisher: 古今書院(印刷中)