真珠バイオミネラリゼーション分子機構に基づく機能性融合ナノマテリアルの創製

• 研究領域: 融合マテリアル：分子制御による材料創成と機能開拓
• 研究課題/領域番号: 25107703
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小川 智久 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (80240901)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: マトリックスタンパク質 / 真珠 / ユーロピウム / 蛍光 / アミノ酸修飾 / 有機－無機複合体 / バイオミネラル / リン酸化 / 融合マテリアル / 希土類蛍光性錯体

研究実績の概要

本研究では、マベ真珠アラゴナイト結晶の有機マトリックスタンパク質を無機材料と組み合わせることで、これまでにない機能を付加した融合マテリアルを創製することを目的とした。具体的には，真珠マトリックスタンパク質多層膜にユーロピウム（Eu）錯体であるEu (phen)2(NO3)2を導入したところ、マトリックスタンパク質との特異的相互作用が観察され，さらに真珠結晶配向が異なる多層膜サンプルや薄膜間距離の制御により蛍光発光特性が変化するなど、興味深い知見が得られた。さらに今回，真珠マトリックスタンパク質-Eu 複合体の相互作用様式を解析するとともに、薄膜間距離の制御を利用したセンサー材料への応用も検討した。
結晶配向性に関わるマトリックスタンパク質を脱リン酸化処理することで発光特性に違いが見られ，Eu錯体が真珠アラゴナイト結晶配向性に応じて特異的に取り込まれ，タンパク質中のリン酸化アミノ酸が相互作用に関与していることが示唆された。さらに、化学修飾法からカルボキシ基やチロシン残基が修飾されたDOPAがEuとの相互作用に関わることも示唆された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] マベ真珠バイオミネラリゼーション:マトリックスタンパク質による結晶界面制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川智久
  • 雑誌名: Colloid and Interface Communication 巻: 40 ページ: 27-30
  • NAID: 40020983237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and Biochemical Characterization of Apios Tuber Lectin (2015)
  • 著者名/発表者名: Eri Kenmochi, Syed Rashel Kabir, Tomohisa Ogawa, Ryno Naude, Hiroaki Tateno, Jun Hirabayashi and Koji Muramoto
  • 雑誌名: Molecules 巻: 20 号: 1 ページ: 987-1002
  • DOI: 10.3390/molecules20010987
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Matrix Proteins of Pteria penguin Pearl Oyster Shell Nacre Homologous to the Jacalin-Related β-Prism Fold Lectins (2014)
  • 著者名/発表者名: Takako Naganuma, Wataru Hoshino, Yukihiro Shikanai, Rie Sato, Kaiyu Liu, Shiho Sato, Koji Muramoto, Makoto Osada, Kyosuke Yoshimi, Tomohisa Ogawa
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 20 号: 11 ページ: e112326-e112326
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0112326
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biochemical characterization of Acacia schweinfurthii serine proteinase inhibitor (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Odei-Addo, C. Frost, N. Smith, T. Ogawa, K. Muramoto, M. L. V. Oliva, L. Gráf, R. Naude
  • 雑誌名: J. Enzyme Inhib. Med. Chem 巻: 29(印刷中) 号: 5 ページ: 633-638
  • DOI: 10.3109/14756366.2013.836642
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of Food Lectins on the Transport System of Human Intestinal Caco-2 Cell Monolayers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, S., Tomiyama, M., Nemoto, R., Naganuma, T., Ogawa, T., Muramoto, K.
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 77 ページ: 1917-1924
  • NAID: 10031202744
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhamnose-binding lectins induce respiratory burst activity in macrophage cells from rainbow trout (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, Y.-H. Chang, O. Nakamura, T. Naganuma, T. Ogawa, K. Muramoto
  • 雑誌名: Fish. Sci 巻: 79 号: 3 ページ: 513-519
  • DOI: 10.1007/s12562-013-0624-7
  • NAID: 10031158698
  • 査読あり
• [学会発表] マベ真珠由来ジャカリン様レクチン群のバイオミネラリゼーション調節機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 劉愷悦，永沼孝子，村本光二，小川智久
  • 学会等名: 第８回東北糖鎖研究会
  • 発表場所: 岩手医科大学矢巾キャンパス
  • 年月日: 2014-10-10
• [学会発表] 真珠の生体高分子をマトリックスとした含ユウロピウム錯体-融合マテリアルの発光特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田智咲, 石井あゆみ, 小川智久, 長谷川美貴
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] マベ真珠貝の足糸由来線維タンパク質の構造と線維形成機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川智久, 青木大, 佐伯友理, 齋藤浩唯, 村本光二
  • 学会等名: 平成26年度日本農芸化学会北海道支部・東北支部 合同支部大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] 真珠層をマトリックスとしたユウロピウム錯体複合材料の発光挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田智咲, 小川智久, 長谷川美貴
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] マベ真珠貝の足糸線維構造を制御するTIMP様タンパク質の構造と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木 大，佐伯友理，永沼孝子，村本光二，小川智久
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Biomineralization of Pteria penguin pearl shell nacre regulated by matrix proteins homologous to the Jacalin-related lectin via sugar binding ability and phospholization (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, T. Naganuma, S. Sakaue, K. Liu, S. Sato, K. Muramoto, M. Osada, K. Yoshimi
  • 学会等名: 12th International Symposium on Biomineralization (Biomin 12)
  • 発表場所: Freiberg, Saxony, Germany
• [図書] Lectin Methods and Protocols Part4, Method in Molecular Biology (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Ogawa and Tsuyoshi Shirai
  • 総ページ数: 613
  • 出版者: Humana Press
• [図書] Protein Engineering -Technology and Application (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Ogawa and Tsuyoshi Shirai
  • 総ページ数: 187
  • 出版者: InTech
• [図書] Antitumor potential and other emerging medicinal properties of natural compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuharu Watanabe, Takako Naganuma, Tomohisa Ogawa, and Koji Muramoto,
  • 総ページ数: 423
  • 出版者: Springer
• [図書] Chapter 44: Tracing Ancestral Specificity of Lectins: Ancestral Sequence Reconstruction Method as a New Approach in Protein Engineering. In: Lectin Methods and Protocols Part4, Method in Molecular Biology, (Ed. by Hirabayashi, J.) (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, T. and Shirai, T.
  • 出版者: Humana Press
• [図書] Experimental molecular archeology: reconstruction of ancestral mutants and evolutionary history of proteins as a new approach in protein engineering. In: Protein Engineering -Technology and Application (Ed. by T. Ogawa) (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, T. and Shirai, T.
  • 総ページ数: 187
  • 出版者: InTech