光機能性膜タンパク質による新規光デバイス開発のための生体環境疑似固定法の創製

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05931
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 横山 泰範 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80402486)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 生体材料 / 光受容タンパク質 / 工業応用 / 固定化 / 疑似生体環境

研究成果の概要

光機能性膜タンパク質・バクテリオロドプシンを用いた新しい光デバイス開発のため、中核技術となる生体環境疑似固定法の開発に取り組んだ。固体中でも生体分子が溶液中と同等の機能を発揮可能な固定法を探索し、新規光デバイスの基礎となる固体試料を作製した。過渡吸収分光による評価の結果、水分を豊富に保つことができるハイドロゲルで固定することで固体中でも天然の機能性を維持できることを示した。先行研究で見出したゲル中での紫膜積層メカニズムについて検討した結果、静電斥力と枯渇引力のバランスの結果溶液中で形成する紫膜間周期構造と多孔質なゲルネットワーク構造による固定の両方が必要であることを明らかにした。

自由記述の分野

生物物理学、タンパク質科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題の研究成果により、固体中でも天然と同等の機能性を維持した固体試料を作製する上での大きな指針が得られ、生体分子の工業応用の可能性を増大することができた。また、溶液中では通常起こらない膜の整列状態がなぜ固体試料中で容易に実現され得るのかについて、単純な物理現象の組み合わせで説明することができ、その機構を解明した。これにより、外部刺激で膜の整列状態を制御することが原理的に可能となり、現代技術における新材料開発の面で生体材料・高分子コンポジット材料の可能性を示した。