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生分解性ポリエステル酵素分解反応機構の速度論解析

研究課題

研究課題/領域番号 16550139
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境関連化学
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

山下 宏一  独立行政法人理化学研究所, 化学分析チーム, 先任研究員 (90174672)

研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2005年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード生分解性ポリエステル / 酵素分解 / 吸着 / QCM / エステラーゼ / AFM
研究概要

酵素分解を支配している因子を分子レベルで明らかにすることを目的として、水晶発振子マイクロバランス(QCM)と原子間力顕微鏡(AFM)を相補的に組み合わせて、バイオポリエステルの酵素分解反応を定量解析した。
ポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート](P(3HB))溶融結晶化フィルムのRalstonia pickettii T1由来PHB分解酵素による酵素分解では、フィルム中に結晶とアモルファスが混在するため分解の進行とともに速度が変化することが明らかとなった。また、高い酵素濃度条件下で分解速度が低下するという特徴的な酵素濃度依存性が得られた。これは、吸着酵素分子間の立体障害によって触媒ドメインが基質表面に接近することが困難になるためであると考えられる。
一方、均質なポリ[L-乳酸](PLLA)アモルファスフィルムの場合には分解開始から終了まで一定の速度で分解された。また、ポリエステル表面に吸着した酵素の数が増えるほど分解速度が速くなった。Proteinase Kは、基質結合ドメインを有していないにもかかわらず、ポリエステルに不可逆的に吸着していた。この性質を利用することで吸着酵素分子の形状をAFMで直接観察することが可能となり、希薄濃度条件下で吸着酵素一分子を独立して観察することに成功した。酵素濃度を高くするとフィルム表面に吸着する酵素の数が増加し、高密度パッキングによって酵素が縦長に変形して吸着していることが明らかとなった。さらに、酵素分解によってフィルム表面に生成した穴を観察することに成功し、酵素分子の大きさとの比較から、分解酵素がPLLAを分解しながらフィルム表面を移動していることが明らかになった。PHB分解酵素とproteinase Kの分解挙動の違いは、基質結合ドメインの有無に起因すると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Autoregulator Protein PhaR for Biosynthesis of Polyhydroxybutyrate [P(3HB)] Has Possible Two Separate Domains That Binds to the Target DNA and P(3HB) : Functional Mapping of Amino Acid Residues Responsible for DNA Binding2007

    • 著者名/発表者名
      Miwa Yamada
    • 雑誌名

      J. Bacteriology 189・3

      ページ: 1118-1127

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Autoregulator Protein PhaR for Biosynthesis of Polyhydroxybutyrate [P(3HB)] Has Possible Two Separate Domains That Binds to the Target DNA and P(3HB) :2007

    • 著者名/発表者名
      Miwa Yamada
    • 雑誌名

      J. Bacteriology

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Properties and Enzymatic Degradation of End-capped Poly(1-lactide)2006

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kurokawa
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability 91・6

      ページ: 1300-1310

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonspecific Hydrophobic Interactions of a Repressor Protein, PhaR, with Poly[(R)-3-hydroxybutyrate] Film Studied with a Quartz Crystal Microbalance2006

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 7・8

      ページ: 2449-2454

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Properties and Enzymatic Degradation of End-capped Poly(1-lactide)2006

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kurokawa
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nonspecific Hydrophobic Interactions of a Repressor Protein, PhaR, with Poly[(R)-3-hydroxybutyrate] Film Studied with a Quartz Crystal Microbalance2006

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface properties and enzymatic degradation of end-capped poly(l-lactide)2006

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kurokawa
    • 雑誌名

      Polym. Degrad. Stab. 91・6

      ページ: 1300-1310

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Enzymatic Degradation of Poly(L-lactide) Film by Proteinase K : Quartz Crystal Microbalance and Atomic Force Microscopy Study2005

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 6・2

      ページ: 850-857

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Adsorption Behavior of Poly(3-hydroxybutyrate) Depolymerase onto Polyester Surface Investigated by QCM and AFM2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Kikkawa
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 6・4

      ページ: 2084-2090

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Enzymatic Degradation of Poly (L-lactide) Film by Proteinase K : Quartz Crystal Microbalance and Atomic Force Microscopy Study2005

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Adsorption Behavior of Poly(3-hydroxybutyrate) Depolymerase onto Polyester Surface Investigated by QCM and AFM2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Kikkawa
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enzymatic Degradation of Poly(L-lactide) Film by Proteinase K : Quartz Crystal Microbalance and Atomic Force Microscopy Study2005

    • 著者名/発表者名
      Koichi Yamashita
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 6・2(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional Mapping of Amino Acid Residues Responsible for DNA Binding

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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