| 研究課題/領域番号 |
21K06115
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
梅村 和夫 東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 教授 (60281664)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / パパイン / セルラーゼ / ブロメライン / カーボンナノチューブ / 近赤外 / 耐熱性 / フォトルミネッセンス / 1分子 / １分子計測 / 酵素 / 近赤外分光 / デジタルホログラフィック顕微鏡 / 1分子計測 / 耐熱性酵素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
パパインは耐熱性プロテアーゼとして知られ、食品加工などに広く用いられている。本研究課題では、酵素パパインと基質ペプチドの相互作用や反応速度定数が温度によってどのように変化するかを1分子（個々の分子）レベルで明らかにする。具体的には、原子間力顕微鏡やデジタルホログラフィック顕微鏡による構造観察・物性測定、蛋白質分子反応をカーボンナノチューブの光スペクトル変化に置き換える独自な測定法を用い、これらの測定を実現するために新規な試料作製方法を提案する。
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| 研究成果の概要 |
耐熱性蛋白質のパパイン、セルラーゼ、ブロメラインについて、原子間力顕微鏡（AFM）、近赤外顕微鏡（NIR）、近赤外分光などを用い1分子レベルでの耐熱メカニズムの理解を試みた。実験の工夫として、単層カーボンナノチューブ（SWNT）をセンサープローブとして用いるPL測定を行い、AFM実験では基板上で分子を混合する水溶液中測定を行った。その結果、近赤外顕微鏡観察では加熱したパパイン等の添加でもキラリティ特異的なSWNTの発光が得られること、SWNTをビーズ等に吸着させることでビーズ1個での近赤外発光計測できること、AFMでは基板上での個々の分子の変形や凝集を可視化できること、などの結果を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的な意義はパパイン等の耐熱メカニズムの研究について、1分子計測の視点から知見を得たことにある。AFM測定では、分子の変形や凝集等の分子間相互作用を個々の分子レベルで可視化できた。近赤外測定では、1分子とはいえないがビーズ1個での測定が可能となり、パパイン等の与える効果がSWNTのキラリティ特異的であることがわかり、今後新たな生体分子応答の計測技術として確立できる可能性が示された。本研究の社会的意義は、生体分子の持つさまざまな機能を応用して実用的なバイオデバイス等を開発する場合、耐熱性の欠如は大きな弱点である。耐熱性生体分子の研究は熱に強いバイオデバイスの開発の基盤技術となりえる。
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