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クロストリジウム細菌生産毒素の分子認識機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K05469
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分38040:生物有機化学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

鵜沢 浩隆  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60356566)

研究分担者 平塚 淳典  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 副部門長 (70392652)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード糖脂質 / 合成 / ガングリオシド / 検知チップ / 相互作用解析 / 毒素 / 相互作用 / ケモエンザイム合成 / 固定化 / リガンド / 細菌性毒素 / 認識 / ライブラリー
研究成果の概要

クロストリジウム属の細菌が生産するボツリヌス毒素(BTX)と糖脂質との結合相互作用を解析するため、糖還元部位にアンカーを有する人工糖脂質をケモエンザイム法により合成した。水晶振動子電極の金薄膜に合成糖脂質を固定化し解析チップを開発した。差動型水晶振動子マイクロバランス(QCM)による相互作用解析を行い、合成糖脂質とBTXとの結合を検証した。その結果、従来の報告では結合しないとされた合成糖脂質に対して強く結合することを明らかにした。又、これまで未検討であった合成糖脂質に対して、BTXが結合することを初めて明らかにするなど、これまでに報告例のない学術的に重要な知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ボツリヌス毒素(BTX)は、神経細胞に存在する糖脂質に結合して致死的な中毒症状を示すタンパク質性生物毒素である。従来の報告では、糖脂質GT1bにBTX/Aが結合するが、生理学的条件下では結合しない等相反する結果が報告されている。これは、古典的な結合評価法が用いられている事、統一された手法で解析されていない事や組成の異なるBTXが用いられた事による。本研究では、単一分子量のBTXを用い、先端的センシング技術により再評価することで、報告例のない結合相互作用を解明する等、学術的新規性を見出した。得られた知見を高感度毒素検知法の開発に適用する事で、生物化学剤による犯罪防止に有効に資すると期待される。

報告書

(8件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Novel Glycolipid Chips with a Double Layer of Au Nanoparticles for Biological Toxin Detection2023

    • 著者名/発表者名
      Uzawa Hirotaka、Nagatsuka Takehiro、Seto Yasuo、Nishida Yoshihiro、Saito Masato、Tamiya Eiichi
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 8 号: 15 ページ: 13754-13762

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c07976

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Assembly of Glycochips with Mammalian GSLs Mimetics toward the On-site Detection of Biological Toxins2021

    • 著者名/発表者名
      Uzawa Hirotaka、Kondo Satoshi、Nagatsuka Takehiro、Miyaguchi Hajime、Seto Yasuo、Oshita Aguri、Dohi Hirofumi、Nishida Yoshihiro、Saito Masato、Tamiya Eiichi
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 6 号: 48 ページ: 32597-32606

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c04154

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silicon nitride sugar chips for detection of Ricinus communis proteins and Escherichia coli O157 Shiga toxins2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Tanaka, Hirotaka Uzawa, Takehiro Nagatsuka, Yuki Oba, Atsunori Hiratsuka, Ken-ichi Tayama, Toshio Yoshida, Yasuo Seto, Hirofumi Dohi, Yoshihiro Nishida
    • 雑誌名

      Analytical Biochemistry

      巻: 580 ページ: 42-48

    • DOI

      10.1016/j.ab.2019.06.002

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Silicon Nitride Chips Modified with Gb3 Trisaccharide for Rapid Detection of Verotoxins2019

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Uzawa, Atsunori Hiratsuka, Yasuo Seto, Ken-ichi Tayama, Toshio Yoshida, Yoshihiro Nishida
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ケモエンザイム法による糖脂質ライブラリーの構築2019

    • 著者名/発表者名
      鵜沢浩隆、平塚淳典
    • 学会等名
      第18回 産総研・産技連 LS-BT合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 非特異的吸着抑制効果の高い糖鎖リガンド、および該糖鎖リガンドを固定化した毒素検知チップ2024

    • 発明者名
      鵜沢 浩隆
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 取得年月日
      2024
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
  • [産業財産権] 非特異的吸着抑制効果の高い糖鎖リガンド、および該糖鎖リガンドを固定化した毒素検知チップ2020

    • 発明者名
      鵜沢浩隆
    • 権利者名
      国立研究開発法人 産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-071741
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-03-27  

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