フィトケラチン合成酵素を用いた多様な重金属検出が可能な高感度バイオセンサーの開発

• 研究課題/領域番号: 16K14902
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 村岡 未彩 大阪大学, 薬学研究科, 特任助教(常勤) (00707614)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 感度向上 / キャラクタリゼーション / γ-EC生産 / 酵素学的解析 / 検出感度向上 / 環境基準値 / カドミウムバイオセンサー / 検出感度 / 重金属バイオセンサー

研究成果の概要

Cdによって活性化されるフィトケラチン合成酵素（PCS）をセンサー素子として、多様な有害重金属が検出可能な高感度バイオセンサーを開発することを目的に研究を行った。シロイヌナズナ由来のAtPCS1についてラン藻由来NsPCSと組み合わせた融合酵素や点変異導入による感度変化と金属特異性の多様化を試みた結果、有意な変化は認められなかった。しかし、反応条件を最適化することにより、環境水のモニタリングに必要な0.003 mg/Lを下回るCdの検出に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

環境や食品の有害重金属汚染については、東南アジアなどの発展途上国では鉱山や精錬工場由来の重金属汚染が数多くあり、さらに膨大な電子ゴミに由来する新たな重金属汚染も拡大していることから、健康被害が今後益々深刻化することが危惧されている。これを防ぐためには、重金属による環境や食品の汚染状況を的確に把握し、迅速な対策を講じることが重要であり、そのためには実効性の高い有害重金属モニタリングシステムを確立しなければならない。本研究の研究成果により、環境モニタリングに実際に使用しうる感度までCd検出感度を向上できたことは健康被害の防止への貢献となるといえる。