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2017 年度 実績報告書

樹木の越冬に学ぶ水の凍結制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 15H04615
研究機関北海道大学

研究代表者

荒川 圭太  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (00241381)

研究分担者 福士 幸治  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60218906)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード氷核タンパク質 / 抗氷核ポリフェノール / 氷核活性 / 氷核形成阻害活性 / 過冷却
研究実績の概要

本研究では、氷核物質による水溶液の凍結を抗氷核(過冷却促進)ポリフェノール類が阻害するメカニズムを調べるため、氷核物質と過冷却促進ポリフェノール類との相互作用について検証することにした。そのため、氷核細菌Erwinia ananas由来のinaA遺伝子にヒスチジンタグを付して大腸菌で発現させた組換え氷核タンパク質His-inaAを部分精製して、過冷却促進ポリフェノールによるHis-inaAの氷核活性阻害様式を調べた。また、植物の凍結挙動のメカニズム解明の一環として、植物由来の氷核活性物質についても分析を進めた。
氷核細菌E. ananasではinaAは菌体の外膜上に局在し、活性を有したままで可溶化することが難しいといわれていた。そこで組換えタンパク質として発現させた氷核タンパク質を研究に利用することにした。大腸菌を用いて組換え氷核タンパク質(His-inaA)を発現させたところ、組換え大腸菌株に氷核活性が付与された。この組換え大腸菌抽出物から活性を有した状態でHis-inaAを単離することを試みることにした。その結果、His-inaAを発現させた大腸菌の粗抽出液から得られた可溶性画分、膜画分、封入体画分のいずれからも氷核活性が検出できた。氷核タンパク質の利用のしやすさを考慮して、可溶性画分に存在するHis-inaAについてヒスチジンタグを利用してアフィニティ精製を試みたところ、他のタンパク質の混入はあるものの、十分な氷核活性を示す画分が回収できた。この氷核活性は一部の過冷却促進ポリフェノールによって活性阻害を受けたことに加え、特異抗体を投与することによって氷核活性がほんのわずかながら活性低下を引き起こした。His-inaAによる氷核形成を抗原抗体反応が阻害する可能性が考えられるが、抗体による活性阻害の程度が低いため、さらなる条件検討が必要と考えられる。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Screening of plant resources with anti-ice nucleation activity for frost damage prevention2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Shingo, Fukuda Satoshi, Fukushi Yukiharu, Arakawa Keita
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 81 ページ: 2090~2097

    • DOI

      10.1080/09168451.2017.1373587

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anti-Ice Nucleating Activity of Surfactants against Silver Iodide in Water-in-Oil Emulsions2017

    • 著者名/発表者名
      Inada Takaaki, Koyama Toshie, Tomita Hiroyuki, Fuse Takuya, Kuwabara Chikako, Arakawa Keita, Fujikawa Seizo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 121 ページ: 6580~6587

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b02644

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物抽出物の過冷却促進活性の比較2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木伸吾,福田怜,福士幸治,荒川圭太
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 63 ページ: 33-36

  • [雑誌論文] 過冷却促進(抗氷核)ポリフェノールによる組換え氷核タンパク質の氷核活性阻害2017

    • 著者名/発表者名
      出原信大,宇梶慎子,鈴木伸吾,小高優子,藤川清三,荒川圭太
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 63 ページ: 155-160

  • [雑誌論文] 寒冷地樹木の耐寒性と過冷却促進物質について2017

    • 著者名/発表者名
      荒川圭太
    • 雑誌名

      冷凍

      巻: 92 ページ: 547-553

  • [学会発表] カツラ樹皮から検出された氷核活性に関する基礎研究2018

    • 著者名/発表者名
      鉄穴口晃,鈴木伸吾,荒川圭太
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会(京都大会)
  • [学会発表] 超低温保存後の交雑ポプラ茎頂の個体再生率向上への試み2018

    • 著者名/発表者名
      川村浩平, 嘉見大助, 鈴木伸吾, 田中大介, 遠藤圭太, 大槻祐香子, 藤川清三, 山岸祐介, 荒川圭太
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会(名古屋)
  • [学会発表] New simple anti-ice nucleation assay2018

    • 著者名/発表者名
      Laksana Anugerah Adhi, Suzuki Shingo, Arakawa Keita, Fukushi Yukiharu
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会(名古屋)
  • [学会発表] 過冷却促進(抗氷核)ポリフェノールによる組換え氷核タンパク質の氷核活性阻害2017

    • 著者名/発表者名
      出原信大, 桑原慎子, 鈴木伸吾, 小高優子, 藤川清三, 荒川圭太
    • 学会等名
      第62回低温生物工学会大会
  • [学会発表] ガラス化法による形質転換ポプラの超低温保存技術の確立2017

    • 著者名/発表者名
      川村浩平, 嘉見大助, 鈴木伸吾, 田中大介, 遠藤圭太、大槻祐香子、藤川清三、山岸祐介、荒川圭太
    • 学会等名
      Cryopreservation Conference 2017

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公開日: 2018-12-17  

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