| 研究課題/領域番号 |
25850078
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鈴木 道生 東京大学, 農学生命科学研究科, 講師 (10647655)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | バイオミネラリゼーション / アラゴナイト / アコヤガイ / ペプチド / 結晶欠陥 |
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| 研究実績の概要 |
軟体動物の貝殻は炭酸カルシウムと少量の有機物から構成されるバイオミネラルである。貝殻内の炭酸カルシウムはそこに含まれる少量の有機物によって結晶の形態や方位が制御され、無機的な環境には存在しない特徴的な構造を有している。これまで貝殻からは多くの基質タンパク質の存在が明らかにされ、石灰化への関与が示唆されてきたが、炭酸カルシウム結晶の形態や結晶欠陥の制御をする有機基質については未だ明らかにされていない。そこで、本研究では結晶形態と欠陥に非常に大きな特徴を有する貝殻微細構造に着目し、その形態と欠陥を制御する有機質の探索と機能解析を行うことを目的とした。
二枚貝の蝶番には靭帯と呼ばれる構造が存在し、その内部に存在するアラゴナイト結晶は厚さが50 nm、長さが数umもある繊維状の構造を有しており、その形成メカニズムについては不明のままである。2013年度における研究で、アコヤガイ貝殻靭帯部のアラゴナイト結晶の内部から石灰化を制御する酸性ペプチドであるLICP-1を見出した。また、LICP-1の遺伝子配列を取得したところLICP-1の後半にはさらに10アミノ酸から成る配列が存在することが判明した。LICP-1は酸性のペプチドであったのに対し、後半のペプチドは塩基性であった。これらのペプチドを固相合成法より合成し精製を行い、炭酸カルシウム結晶形成阻害活性および炭酸カルシウム結晶形成実験を行った。その結果、酸性のペプチドであるLICP-1のみが炭酸カルシウム結晶と相互作用し、炭酸カルシウム結晶形成に影響を与えることが判明した。
また、アコヤガイ靱帯のアラゴナイト結晶間の不溶性有機基質から細胞外マトリックス分解酵素（MMP）の内在性の阻害剤であるTIMPを新たに見出した。TIMPは繊維状の構造の形成に関与するという知見が知られており、靱帯の繊維状アラゴナイト結晶の形成に関与している可能性が示唆された。
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| 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
これまで申請者は特徴的な結晶構造と欠陥を有するアコヤガイ靱帯のアラゴナイト結晶からLICP-1とTIMPという二つのペプチドを新たに見出した。LICPは炭酸カルシウム結晶と相互作用し、アラゴナイト結晶のc軸方向の成長を抑制するという活性が明らかになった。このような低分子のペプチドが石灰化組織の形成に関与していることを見出したのは初めてのことであり、結晶の形態を制御する因子の探索という初期の目的を達成していると考えられる。
また申請者は有機基質の繊維状構造の形成に関与していると思われるTIMPもアコヤガイ靭帯から見出している。この研究成果については特許を出願しており、今後の研究の展開が期待される。以上のことから研究はおおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も炭酸カルシウム結晶の形態と欠陥を制御する因子を明らかにするために、アコヤガイ靱帯からの有機基質についての解析を進める予定である。
LICP-1についてはより詳細に石灰化に与える影響の解析を進める。具体的にはLICP-1の後半にコードされたペプチドの役割やその切断様式のメカニズムを解明する予定である。またTIMPについては、MMPの阻害活性の確認およびアコヤガイ生体内での反応機構と繊維状構造の形成メカニズムを明らかにする予定である。
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