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大気圧低温プラズマによる液中タンパク質反応の機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J00669
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 プラズマ科学
研究機関筑波大学

研究代表者

高井 英輔  筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012 – 2014-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードアミロイド線維 / 大気圧プラズマ / アミロイドタンパク質 / 原子間力顕微鏡 / プロテアーゼ分解耐性 / プラズマ医療 / アルツハイマー病 / タンパク質 / 低pH法 / プラズマ殺菌 / 膜透過性 / 殺菌因子 / ミセル / 脱色 / pH依存性 / 殺菌機構
研究概要

アルツハイマー病と関連する老人班の主要成分であるアミロイドβ線維をターゲットに、大気圧プラズマの作用の新たな利用原理を開発することを目的に実験を行った。実験はプラズマを照射する時間を変えて行い、照射時間に伴うアミロイドβ線維の変化を種々の方法で観察した。その結果の1つ目として、プラズマ照射にしても線維には形状や線維長、分子量、線維量といったマクロな変化は観察されなかった。次に、マクロな変化は起きていないアミロイドβ線維のプロテアーゼ耐性を調べた。0-30minプラズマ照射したアミロイドβ線維にトリプシンを加え、24h常温で静置した後の波長350nmにおける吸光度を調べると、プラズマ照射時間に伴って吸光度が減少しており、20および30minでその値は約30%減少していた。この結果はプラズマ照射されたアミロイドβ線維のみがトリプシンの分解を受けたことを意味しており、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失してことを示している。実際に30minプラズマ照射したアミロイドβ線維をトリプシン分解後にAFMにて観察すると球状の凝集体となっていた。したがって、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失することを発見した。プロテアーゼ耐性が喪失したメカニズムを調べるため、0-30minプラズマ照射したアミロイドβ線維の2次構造をCDスペクトルで、βシート含有量をThT蛍光強度で、線維表面の親水-疎水性をANS蛍光スペクトルで測定した。すると、アミロイドβ線維のβシート含有量および線維表面の疎水性が減少していることが示唆された。以上のようなアミロイドβ線維の性質変化はアミノ酸側鎖の官能基における酸化反応に起因していると考えられ、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失した機構であると言える。以上の結果から、大気圧プラズマの作用の新たな利用原理としてアルツハイマー病と関連する老人班の主要成分であるアミロイドβ線維を除去するのを促進することに利用できることを提案した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (24件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Cysteine inhibits the fibrillisation and cytotoxicity of amyloid-β 40 and 42 : implications for the contribution of the thiophilic interaction2014

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Ken Uda, Tomonori Yoshida, Tamotsu Zako, Mizuo Maeda, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 16 号: 8 ページ: 3566-3572

    • DOI

      10.1039/c3cp54245a

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Degeneration of amyloid-β fibrils by low temperature atmospheric pressure plasma in solution2014

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Gai Ohashi, Tomonori Yoshida, Karin Margareta Sorgjerd, Tamotsu Zako, Mizuo Maeda, Katsuhisa Kitano, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 104 号: 2 ページ: 23701-23701

    • DOI

      10.1063/1.4861842

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cysteine inhibit amyloid fibril formation and direct to amorphous aggregation of lysozyme by non-covalent interactions2014

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Ken Uda, Shuhei Matsushita, Yui Shikiya, Yoichi Yamada, Zako Tamotsu, Mizuo Maeda, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      Biotechnology Progress

      巻: (印刷中) 号: 2 ページ: 470-478

    • DOI

      10.1002/btpr.1866

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SCANNING ELECTRON MICROSCOPE IMAGING OF AMYLOID FIBRILS2014

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Gai Ohashi, Ryuichi Ueki, Yoichi Yamada, Jun-Ichi Fujita, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      American Journal of Biochemistry and Biotechnology

      巻: 10 号: 1 ページ: 31-39

    • DOI

      10.3844/ajbbsp.2014.31.39

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of plasma sterilization in solution with the reduced pH method : importance of permeation of HOO radicals into cell membrane2013

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Satoshi Ikawa, Katsuhisa Kitano, Junpei Kuwabara, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      Journal of Physics D : Applied Physics

      巻: 46 号: 29 ページ: 295402-295402

    • DOI

      10.1088/0022-3727/46/29/295402

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synergistic solubilization of porcine myosin in physiological salt solution by arginine2013

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Shunsuke Yoshizawa, Daisuke Ejima, Tsutomu Arakawa, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 62 ページ: 647-651

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2013.09.035

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arginine and lysine reduce the high viscosity of serum albumin solutins for pharmaceutical injection2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Inoue, Eisuke Takai, Tsutomu Arakawa, Kentaro Shiraki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: (印刷中) 号: 5 ページ: 539-543

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2013.10.016

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アルギニンによる高濃度抗体溶液の粘性制御2014

    • 著者名/発表者名
      井上直人、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜・ワークピア横浜(発表確定)
    • 年月日
      2014-06-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧低温プラズマによる様々な酵素の失活2014

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊祐、高井英輔、北野勝久、白木賢太郎
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜・ワークピア横浜(発表確定)
    • 年月日
      2014-06-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 極性側鎖を有するペンタペプチドのβシート形成と集積構造に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      中山徹、櫻庭太郎、金子暁、高井英輔、白木賢太郎、山本洋平、冨田峻介、田代健太郎
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋・名古屋国際会議場(発表確定)
    • 年月日
      2014-05-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of oxidative stress inside cell membrane by the penetration of HOO radical with the reduced pH method for plasma disinfection2014

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Takai, Satoshi Ikawa, Junpei Kuwabara, Kentaro Shiraki , Katsuhisa Kitano
    • 学会等名
      5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan(発表確定)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Mechanism of Plasma-Induced Chemical Reaction on Protein and Amino Acid in Aqueous Solution2014

    • 著者名/発表者名
      Gai Ohashi, Eisuke Takai, Tamotsu Zako, Kentaro Shiraki, Katsuhisa Kitano
    • 学会等名
      5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan(発表確定)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Degeneration of amyloid-B fibrils by low-temperature atmospheric-pressure plasma in aqueous solution2014

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Yoshizawa, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki, Katsuhisa Kitano
    • 学会等名
      5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
    • 発表場所
      Nara Prefectutal New Public Hall, Nara, Japan(発表確定)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] システインによるアミロイド線維形成の抑制機構2013

    • 著者名/発表者名
      高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取県鳥取・とりぎん文化会館
    • 年月日
      2013-06-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンによるミオシンの可溶化2013

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊祐、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取県鳥取・とりぎん文化会館
    • 年月日
      2013-06-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンおよびリシンによる高濃度アルブミン溶液の粘性制御2013

    • 著者名/発表者名
      井上直人、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取県鳥取・とりぎん文化会館
    • 年月日
      2013-06-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] TEM, AFM, SEMで計測したアミロイド線維幅の比較2013

    • 著者名/発表者名
      大橋凱、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取県鳥取・とりぎん文化会館
    • 年月日
      2013-06-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Amino acid reduces viscosity of concentrated protein solution for therapeutic injection2012

    • 著者名/発表者名
      Naoto Inoue, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Center for Creation of Functional Materials
    • 発表場所
      Tsukuba (Univ. Tsukuba)
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Arginine solubilizes myosin in solution at low ionic strength2012

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Yoshizawa, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Center for Creation of Functional Materials
    • 発表場所
      Tsukuba (Univ. Tsukuba)
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Production of namometer-width and micrometer-length amyloid fibril : for template of graphene nanoribbon2012

    • 著者名/発表者名
      Gai Ohashi, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Center for Cxeation of Functional Materials
    • 発表場所
      Tsukuba (Univ. Tsukuba)
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンによるミオシンの溶解性向上2012

    • 著者名/発表者名
      吉潭俊祐、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第27回高分子学会茨城地区若手の会交流会
    • 発表場所
      茨城(つくばセミナーハウス)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] アミノ酸添加による高濃度タンパク質溶液の低粘度化2012

    • 著者名/発表者名
      井上直人、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第27回高分子学会茨城地区若手の会交流会
    • 発表場所
      茨城(つくばセミナーハウス)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] グラフェンナノリボン製作をめざしたアミロイド線維のアスペクト比向上2012

    • 著者名/発表者名
      大橋凱、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第27回高分子学会茨城地区若手の会交流会
    • 発表場所
      茨城(つくばセミナーハウス)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Graphene Nanoribbons from Amyloid Template on Sapphire Substrate by Liquid Gallium Graphitization2012

    • 著者名/発表者名
      R. Ueki, T. Dong, Y. Kajiwara, E. Takai, Y. Shikiya, K. Shiraki, Y. Yamada, K. Murakami and J. Fujita
    • 学会等名
      25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      Kobe(Kobe Meriken Park Oriental Hotel)
    • 年月日
      2012-11-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] THz-TDSによるタンパク質-塩水溶液中での水和の研究2012

    • 著者名/発表者名
      青木克仁,田中智恵,高井英輔,白木賢太郎,服部利明
    • 学会等名
      日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウム
    • 発表場所
      茨城(筑波大)
    • 年月日
      2012-10-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高塩濃度溶液中における熱変性したミオシン分子のミオシンフィラメントへの付着2012

    • 著者名/発表者名
      島田万里、高井英輔、白木賢太郎、
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋(名古屋大)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマを用いた液体殺菌における低pH法の分子機構2012

    • 著者名/発表者名
      高井英輔,井川聡,北野勝久,桑原純平,白木賢太郎
    • 学会等名
      第73回秋季応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      松山(愛媛大)
    • 年月日
      2012-09-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] プラズマが生体分子に誘起する化学反応と活性変化2012

    • 著者名/発表者名
      高井英輔
    • 学会等名
      静電気学会バイオ・プラズマプロセス研究委員会
    • 発表場所
      大阪(大阪大)(招待講演)
    • 年月日
      2012-08-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] システインによるアミロイド線維形成の抑制2012

    • 著者名/発表者名
      高井英輔、志喜屋惟、白木賢太郎
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋(名古屋国際会議場)
    • 年月日
      2012-06-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ミオシンの熱凝集と重合・脱重合平衡反応の解析2012

    • 著者名/発表者名
      島田万里、高井英輔、白木賢太郎
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋(名古屋国際会議場)
    • 年月日
      2012-06-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] グラフェンナノリボン作製のためのアミロイド線維の形状制御2012

    • 著者名/発表者名
      志喜屋惟、高井英輔、冨田峻介、植木竜一、梶原裕哉、山田洋一、藤田淳一、白木賢太郎
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋(名古屋国際会議場)
    • 年月日
      2012-06-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~shiraki/mem.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~shiraki/mem.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 高濃度γグロブリン製剤の粘度低下方法2013

    • 発明者名
      井上直人、高井英輔、白木賢太郎
    • 権利者名
      筑波大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-07-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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