自己組織的秩序形成を利用する新規なバイオ生産分離プロセスの開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650828
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 久保井 亮一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40029567)
• 研究分担者: 塩盛 弘一郎 宮崎大学, 工学部, 助手 (80235506) ; 土戸 哲明 関西大学, 工学部, 教授 (50029295)
• キーワード: 自己組織化 / 水性二相 / ストレス / 疎水性 / 流動性 / 膜透過 / 分離 / タンパク質

研究概要

親水性ポリマーや両親媒性物質の混合水溶液が自発的に相分離して形成する水性二相分配法や蛍光色素法・定常蛍光偏光解消法等を用いて、微生物細胞・脂質二分子膜モデル細胞の表面特性・細胞膜透過性・流動性等を定量的に評価した。超音波・熱ストレスやTritonないし溶菌酵素等による物理的・化学的・生物学的およびこれらの複合ストレスによる細胞膜の特性変化、ならびに各種酵素・タンパク質の高次構造変化とそれに伴う表面特性変化を解析し、これら両者間の相互作用がストレスの種類や複合の仕方によらず、局所的表面疎水性ないし流動性により定量的に相関できることを明かにした。またタンパク質の膜透過や再活性化を、これに基づいてモデル化し、実験結果をよく説明できることを明かにした。ケーススタディとして、脂質二分子膜モデル細胞中にタンパク質混合物を封入した複合系を調製した。次いでこれら自己組織的に形成される複合系に最適な熱・塩・pH等のストレス、ないしはこれらのストレスを複合して負荷することにより、目的タンパク質の選択的透過・分離が可能であることを実証した。これらの結果に基づいて、環境ストレス応答という高度の非定常な生物機能を模倣する新規でシンプルかつ効率的なバイオ生産分離プロセスを開発した。

研究成果

• [文献書誌] Makoto Yoshimoto et al.: "Immobilized liposome chromatography for studies of protein-membrane interactions and refolding of denatured bovine carbonic anhydrase" J.Chromatogr.B. 712. 59-71 (1998)
• [文献書誌] Hiroshi Umakoshi et al.: "Enzyme releare from heat-stressed cell membranes as a function of hydrophobicity evaluated by using aqueous two-phase sgstems" J.Chromatogr.B. 711. 217-222 (1998)
• [文献書誌] Hiroshi Umakoshi et al: "Utilization of Cell response under heat,chemical,and combined stresses for selective recovery of cytoplasmic β-galactocidase from E.coli cells" Biotechnol.Prog.14(6). 909-912 (1998)
• [文献書誌] Hiroshi Umakoshi et al.: "Model system for heat-induced translocation of cytophasmic β-galactocidase across phospholipid bilayer membrane" Biotechnol.Prog.14(2). 218-225 (1998)
• [文献書誌] Hiroshi Umakoshi et al.: "Design of selective release and recovery of enzymes from E.coli based on their location using nonionic detergent,Triton X-series" Trans.I.Chem.E.76. 162-168 (1998)