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2017 年度 実施状況報告書

アコヤガイ貝殻の方解石結晶の欠陥を制御する有機物ナノファイバーの形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K20995
研究機関東京大学

研究代表者

鈴木 道生  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (10647655)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードバイオミネラリゼーション / アコヤガイ / 方解石 / 真珠 / キチン / 炭酸カルシウム / ナノファイバー
研究実績の概要

日本で真珠養殖に利用されるアコヤガイは稜柱層と真珠層という二層の炭酸カルシウムと有機物から成る貝殻をもっている。この貝殻の外側の層は外敵からの防御のために、成長が早く、割れにくい構造になっている。これは炭酸カルシウムに含まれる有機物ナノファイバーの働きによるものを考えられているが、その構成成分や機能については不明なことが多い。そこで、本研究により構成成分の同定および有機物ナノファイバーが割れにくい炭酸カルシウムを作り出すメカニズムを解明することを目的としている。
これまで申請者の研究により、有機物ナノファイバーにはキチンおよびキチンの分解酵素が含まれることが明らかとなった。キチン分解酵素処理を行ったキチンゲルを用いたin vitroの実験から、キチンファイバーがナノ化することが炭酸カルシウム結晶の欠陥を増幅することが明らかとなった。
さらにキチン分解酵素の阻害剤であるアロサミジンをアコヤガイの生体に注射したところ、稜柱層内のカルサイト結晶内部の有機物ファイバーが太くなり、炭酸カルシウムの稜柱を覆う有機物の枠組みの構造も非常に乱れた様子が観察された。この結果から、キチン分解酵素の作用が稜柱層内のキチンナノファイバーの形成に重要な役割をあることが明らかとなった。
これらの結果を踏まえて、さらに実際に阻害剤を加えた時の炭酸カルシウム結晶の硬度や靭性などの強度ががどうなったのか、また炭酸カルシウム結晶の内部の方位解析、元素分析などを進めて行きたいと考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

in vivoでの実験であるキチン分解酵素の阻害剤を用いた実験を行い、実際に生体内でもキチン分解酵素が働き、稜柱層の形成に関与していることが明らかとなったため。

今後の研究の推進方策

今後は、阻害剤を用いた作った貝殻の強度や方位の解析、繊維の細さと結晶の内部に取り込まれた不純物などの局在解析を進めていきたいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

研究遂行に当たって、大学内の事務で年度末での予算の執行状況に混乱が生じていた。そのため、予算を適正に使用することが今年度は難しい部分を次年度に繰り越すことにした。次年度において、実験に必要な消耗品や学会発表などの旅費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Weizmann Institute of Science(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Weizmann Institute of Science
  • [国際共同研究] the University of Alabama(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      the University of Alabama
  • [雑誌論文] Decreased aluminium tolerance in the growth of Saccharomyces cerevisiae with SSO2 gene disruption2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Toshiyoshi、Yamamoto Daiki、Rokugawa Keiji、Yoshimura Ko、Imura Yuki、Yoshimura Etsuro、Suzuki Michio
    • 雑誌名

      BioMetals

      巻: 31 ページ: 203~215

    • DOI

      10.1007/s10534-017-0069-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Studies on the chemical structures of organic matrices and their functions in the biomineralization processes of molluscan shells.2017

    • 著者名/発表者名
      Michio Suzuki*, Toshihiro Kogure, Hiromichi Nagasawa
    • 雑誌名

      AGri-Bioscience Monographs

      巻: 7 ページ: 25-39

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal defects induced by chitin and chitinolytic enzymes in the prismatic layer of Pinctada fucata2017

    • 著者名/発表者名
      Kintsu Hiroyuki、Okumura Taiga、Negishi Lumi、Ifuku Shinsuke、Kogure Toshihiro、Sakuda Shohei、Suzuki Michio
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 489 ページ: 89~95

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.05.088

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Mode of Action of Cyclo(l-Ala-l-Pro) in Inhibiting Aflatoxin Production of Aspergillus flavus2017

    • 著者名/発表者名
      Iimura Kurin、Furukawa Tomohiro、Yamamoto Toshiyoshi、Negishi Lumi、Suzuki Michio、Sakuda Shohei
    • 雑誌名

      Toxins

      巻: 9 ページ: 219~219

    • DOI

      10.3390/toxins9070219

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and functional analyses of a TIMP and MMP in the ligament of Pinctada fucata2017

    • 著者名/発表者名
      Kubota Kazuki、Tsuchihashi Yasushi、Kogure Toshihiro、Maeyama Kaoru、Hattori Fumihiro、Kinoshita Shigeharu、Sakuda Shohei、Nagasawa Hiromichi、Yoshimura Etsuro、Suzuki Michio
    • 雑誌名

      Journal of Structural Biology

      巻: 199 ページ: 216~224

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2017.07.010

    • 査読あり
  • [学会発表] 鉄鋼スラグの藻場造成資材としての高度利用2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木道生
    • 学会等名
      鉄鋼環境基金助成研究 2017年度第2回研究討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオミネラルタンパク質による炭酸カルシウム結晶のナノ構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木道生
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度(平成30年度)大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural and functional analyses of matrix proteins related to the formation of fibrous microstructure in the shell of Pinctada fucata.2017

    • 著者名/発表者名
      Michio Suzuki
    • 学会等名
      12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ウロコフネタマガイに倣う高機能性材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      16.松田大輝、有賀智子、鈴木庸平、根岸瑠美、吉村悦郎、○鈴木道生
    • 学会等名
      第19回マリンバイオテクノロジー学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 真珠貝微細構造内の有機基質の構造・機能解析によるバイオミネラリゼーション研究2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木道生
    • 学会等名
      分子研研究会「生体金属動態」
    • 招待講演
  • [学会発表] アコヤガイの貝殻内の有機基質が真珠の質とどのように関係するのか2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木道生
    • 学会等名
      NPO法人日本科学士協会、日本応用細胞生物学会、シンポジウム-2017鳥羽-「真珠貝の利用、応用への新展開-その細胞機能、素材からの展望-
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機高分子と鉱物結晶の相互作用に着目した真珠貝のバイオミネラリゼーション研究2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木道生
    • 学会等名
      2017年度中国四国支部高分子講演会
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学大学院農学生命科学応用生命化学専攻、分析化学研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/analchem/

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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