動脈壁構築蛋白質の自己組織化と機能:原始細胞型材料と生体弾性機能材料としての展開

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540537
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 甲斐原 梢 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (90080564)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 浩義 久留米大学, 医学部, 助教授 (10213175)
• Keywords: 弾性線維蛋白質 / 細胞外マトリックス / 動脈硬化 / 自己集合組織化 / コアセルベーション / 生体弾性機能材料

Research Abstract

●弾性線経蛋白質-水系の温度依存性コアセルベーションの詳細
弾性繊維蛋白質エラスチン関連ポリペプチドが水溶液中で温度上昇と共に自己集合組織体を形成し、濃厚ペプチド含有コアセルベート相とペプチドを殆ど含まない平衡液相に分離する過程は、血管平滑筋細胞間隙でのエラスチン生合成過程のキーステップである前駆蛋白質の自己集合組織化過程に等価と見なせる。前駆蛋白質の自己集合が正常に進行しないと様々な重篤な疾病が引き起こされる事が知られている。温度依存性コアセルベーションが誘起されるポリペプチドとしては、従来より用いているウシ項靭帯由来α-エラスチン、ポリペンタペプチド、ポリテトラペプチドに加え、トリ特有のアミノ酸繰返し配列、-VPG-、ポリトリペプチドについてもコアセルベート形成能を示す事が明らかとなった。繰返し配列の僅かな違いで弾性機能発現と密接に関連するコアセルベート特性が異なる事は、分子集合体の構造を探る鍵ともなる。
●金属イオン共存下での温度依存性コアセルベーション:共存遷移金属イオンによる臨界温度上昇
エラスチン前駆蛋白質の生体内自己組織化は、金属塩化物混合水溶液である細胞外液中で進行するので、コアセルベート形成を規定する二つの動的過程である疎水性相互作用と静電的相互作用のうち、静電相互作用は遮蔽されて、疎水性相互作用に支配される臨界領域型の急激な分子集合が起っている事を示唆する結果が得られる。金属イオンの中でも遷移金属イオンは相分離の臨界温度を著しく上昇させ、幾つかのイオンはミクロ液滴状態を安定化させて巨視的な分離層形成への変化を止める効果を示す。この結果は、弾性線維蛋白質がアミノ酸組成から見ても原始的蛋白質としての特性を持ち、実際に遷移金属に富む原始海洋組成を模した媒質中の化学進化実験で類似の高分子化合物が得られる事にも対応し、複合機能を有する原始細胞型機能性材料への可能性を示す。

Research Products

• [Publications] K.Kaibara, T.Ogawa, H.Kawasaki, M.Suzuki, H.Maeda: "Hydrogen Ion Titration of Oleic Acid in Aqueous Media : Further Examinations on Sodium and Potassium Oleate Systems"Colloid Polym.Sci.. 281-3. 220-228 (2003)
• [Publications] K.Kaibara, T.Watanabe, K.Miyakawa, K.Okamoto: "Selective Metal Cation Binding of Elastomeric Protein : Two Types of Binding Sites and Elastomeric Functions"J.Ion Exchange. 14-Supple.. 37-40 (2003)
• [Publications] H.Inoue, M.Kagoshima: "Adsorption of Dietary Phosphate in Gut with Anion Exchange Resin"J.Ion Exchange. 14-Supple.. 57-60 (2003)