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生体高分子の振動工学による酵素活性制御

研究課題

研究課題/領域番号 18655068
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 生体関連化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

川崎 剛美  東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教 (60334504)

研究分担者 古澤 宏幸  東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教 (60345395)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2006年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード超音波 / 酵素活性制御 / リゾチーム / DNAポリメラーゼ / 超音波照射 / 酵素 / 振動工学 / 活性制御
研究概要

本研究では、酵素分子に周期的な運動を強制的に起こさせる外部力として超音波を用いて酵素揺らぎを任意にかつ選択的に誘起し、酵素機能そのものを人為的に操作することを目的としている。
本年度は、照射超音波として、可聴領域を含む低周波と、数百kHz、さらにはMHzあるいは10MHz程度の高周波の超音波をパルス的に酵素溶液に照射する二つの方法により酵素活性制御の検討を行った。
低周波領域を発振する素子では発振時に熱が発生することがわかったが、温度の効果を超えて10KHz程度の音波がリゾチーム活性を向上させることがわかった。特に20℃程度の条件では、酵素に対する基質の拮抗阻害剤が音波の効果により脱離し易くなり、2.5倍程度活性が上がった。また同じ酵素反応系において、1MHz、および14MHzの高周波超音波をパルス的に照射した揚合、パルス頻度が100kHzでは活性が4割程度上昇し、300kHzでは逆に2割程度反応活性が抑制されるということがわかった。また、DNAポリメラーゼに対してもパルス超音波が、頻度依存的に酵素活性を変化させうるということも見出した。これは同じ物理的な摂動を用い、その時間スケールの変調によって、正にも負にも効果を分子論的に与え、酵素活性を任意に制御させることに成功した初めての例であり、酵素機能解明を目指した科学、もしくは酵素工学において独創的かつ重要な発見であると考えられる。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Photochromism and Chirality Propagation of Chromene Amphiphile Aggregates in Aqueous Ethanol Solutions2007

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Kawasaki, Sayaka Horie, Kentarou Asaoka, Yuichi Manaka, Yusuke Yonamine, Yoshio Okahata
    • 雑誌名

      Chem. Lett 36

      ページ: 1048-1049

    • NAID

      10019744500

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Anomalous Reflection and Quartz-Crystal Microbalance Measurements of Proteins Bindings on a Gold Surface2007

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Manaka, Yukihiko Kudo, Hiroshi Yoshimine, Takayoshi Kawasaki, Kotaro Kajikawa, Yoshio Okahata
    • 雑誌名

      Chem. Commun. 2007

      ページ: 3574-3576

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonfibrous β-structured aggregation of an Aβ model peptide (Ad-2α) on GM1/DPPC mixed monolayer surfaces2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kawasaki, K.Asaoka, K.Mihara, Y.Okahata
    • 雑誌名

      J. Colloid Inter. Sci. 294

      ページ: 295-303

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Ultrasound on DNA Polymerase Reactions : Monitoring on a 27-MHz Quartz Crystal Microbalance2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Hoshino, T.Kawasaki, Y.Okahata
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 7

      ページ: 682-685

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] パルス状超音波照射によるリゾチームの活性制御2008

    • 著者名/発表者名
      豊田百々子
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      東京 立教大学
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] パルス状微弱超音波照射によるDNAポリメラーゼの活性制御2007

    • 著者名/発表者名
      豊田百々子
    • 学会等名
      第56回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋 名古屋工業大学
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] リゾチームの構造と活性に与える超音波効果2007

    • 著者名/発表者名
      川崎剛美
    • 学会等名
      第56回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋 名古屋工業大学
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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