2005 Fiscal Year Annual Research Report
バイオミネラリゼーション誘導タンパク質模倣高分子/炭酸カルシウム複合材料の開発
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05J10624
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西村 達也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(PD)
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| Keywords | バイオミネラリゼーション / タンパク質 / 炭酸カルシウム / 自己組織化 / 無機 / 有機複合体 |
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| Research Abstract |
生物が鉱物を作ることをバイオミネラリゼーションという。代表的なバイオミネラルとして歯や骨、貝殻真珠層や甲殻類の外骨格などがある。加藤らはこれまでに貝殻真珠層の形成過程に倣い、水に不溶な高分子マトリクスと酸性官能基をもつ水溶性高分子添加物の協同効果を利用して薄膜状の炭酸カルシウム結晶が自己組織的に形成することを見出している。
本研究では、甲殻類(アメリカザリガニ)の外骨格より単離した石灰化に関与するタンパク質CAP-1に着目した。CAP-1の構造因子には3つの特徴がある。キチンと特異的に相互作用するRebers-Riddifordコンセンサス配列を持つ;C末端に酸性アミノ酸の連続配列を持つ;70残基目にリン酸基を持つ。それぞれの特徴が炭酸カルシウム結晶成長に及ぼす効果を調べるために、リン酸基を水酸基に組み換えた組み換えタンパクrCAP-1および、これらペプチドのC末端部位を模倣したオリゴペプチドを合成し、炭酸カルシウム結晶成長実験を行った。組み換えタンパクは遺伝子工学的に合成した。C末端を模倣したオリゴペプチドは固相合成法により合成した。CAP-1存在下、キチンマトリクス上で炭酸カルシウムの結晶成長を行うと、一軸に配向した平滑な薄膜結晶が成長した。rCAP-1存在下、同様の実験を行ったところ、表面がタイル状の結晶からなる一軸に配向した薄膜結晶が成長した。70残基目のリン酸基が、得られる結晶の表面モルホロジーに大きく影響を及ぼすことがわかった。一方、オリゴペプチド存在下では放射状に配向したカルサイトが得られた。一軸に配向した薄膜結晶が成長するには、キチンと特異的に吸着するRebers-Riddifordコンセンサス配列が重要だと考えられる。
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