| 研究課題/領域番号 |
26810087
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
野島 達也 東京工業大学, フロンティア研究機構, 特任助教 (40721858)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | タンパク質 / 界面活性剤 / ソフトマテリアル / バイオマテリアル / 酵素材料 |
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| 研究実績の概要 |
タンパク質とイオン性界面活性剤の液状複合体である「タンパク質液体」の作成方法とその物性に関する研究を行った。
タンパク質作成には陽イオン性および陰イオン性界面活性剤の両方を混合して用いることが有用であることが判明している。用いる陰イオン性と陽イオン性界面活性剤の市販の非イオン性界面活性剤よりの合成・精製方法を確立することができた。疎水部と親水部の構造の異なる界面活性剤を合成し用いることによって、体系的な物性解析が可能となった。
複合化したタンパク質と界面活性剤の定量分析手法を確立し、タンパク質に対する界面活性剤の数比を再現性良く求める事が可能となった。
タンパク質と2種類の界面活性剤の混合量比を細かく検討した結果、オイル状のタンパク質と界面活性剤の複合物質が発生を見出し「タンパク質凝縮体」と名付けた。タンパク質凝縮体の形成条件の解明と物性解析も進めた。
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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
平成２７年度は実験に用いる界面活性剤の合成方法と定量分析の方法論を確立することができた。
界面活性剤の合成方法として、市販の末端アルコールタイプの非イオン性界面活性剤の酸化剤AZADOLによる酸化によって、効率的に末端カルボン酸タイプの界面活性剤を合成する条件を確立した。さらに合成した陰イオン性界面活性剤にジアミンを縮合させる事による、陽イオン性界面活性剤の合成手法も確立した。陰イオン性および陽イオン性界面活性剤の精製にはどちらもアミノ化シリカゲルが有効であることを見出した。
タンパク質と界面活性剤の複合物の定量手法を確立した。複合物を食塩水と混合した後にアセトニトリルを加えると界面活性剤を効率的に抽出可能であることを見出した。抽出した界面活性剤の濃縮と溶媒除去には内部標準法による定量NMRにより精度よく定量することができた。
研究に用いるタンパク質として、GFP, RFP, EOTC, LiDps, Glucoseoxidase, Lysozyme, GroEL/GroES,TIPMDHなど様々なタンパク質の調製方法も確立した。
タンパク質液体調製の過程において、タンパク質を含む新規オイル状物質の形成を見出し、これをタンパク質凝縮体と名付けた。作製過程で透析や凍結乾燥を必要とするタンパク質液体に比べてタンパク質凝縮体はタンパク質水溶液と界面活性剤水溶液を混合するのみで、水相より自発的に液液相分離し形成された。タンパク質凝縮体の形成はタンパク質と混合する陰イオン及び陽イオン界面活性剤の比率と総量が重要であり、比率に関してはタンパク質の等電点との相関が見られた。タンパク質凝縮体の構造解析としてX線小角散乱測定を行った。その散乱プロファイルは明瞭なピークを示しており、内部秩序構造が存在することが明らかとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでにタンパク質液体作成の過程で、新規のタンパク質と界面活性剤のオイル状複合体であるタンパク質凝縮体の形成を見出した。タンパク質液体を報告した海外のグループからは、タンパク質凝縮体の形成と類似の現象は報告されておらず研究的な価値は高いと考えられる。タンパク質凝縮体はタンパク質液体と同一の材料より作成可能であるため、両者の研究を平行して進め比較することにより、相違点や新規性を明確にしていく。
これまでに確立した界面活性剤の合成法を用いて、様々な鎖長の疎水部と親水部を有する界面活性剤を合成する。合成した界面活性剤をこれまでに調製した様々なタンパク質と組み合わせて複合体(タンパク質液体・タンパク質凝縮体)を調製する。その物性や構造を各種分光法やAFM, SAXS, 電子顕微鏡観察等により分析する。分析結果を界面活性剤とタンパク質の種類ごとに解析し、その関連性を明らかにする。
新規のタンパク質含有材料として、応用利用性についても研究をすすめる。酵素活性を利用したリアクターやセンサーや酵素電池などを対象とする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
所属部局において利用可能なタンパク質の調製に関わる機器(組み換えタンパク質生産のための微生物培養装置・精製システムなど)と界面活性剤合成に必要な機器（有機合成装置など）が導入されたため、予算を抑えることができ、繰越金が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
実験に使用する消耗品、実験機器の購入、国内外への出張費などに当てる。
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