2022 Fiscal Year Annual Research Report
zwitterion構造を持つポリペプチドによるセルロースの可塑化と複合体形成
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20K05636
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
土屋 康佑 京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (40451984)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ポリペプチド / 酵素 / 双性イオン / セルロース / 細胞壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、セルロースの水素結合を切断することが可能なzwitterion構造を有する機能性ポリペプチドの分子設計および合成を行い、セルロースと特異的に相互作用して可塑化することが可能な新規zwitterion型機能性ポリペプチドの合成を行うことを目的としている。また、合成したポリペプチドを用いて、セルロース結晶との相互作用を解析し、セルロース結晶形態を制御することでセルロース複合材料の創製を行う。前年度までに、化学酵素重合を利用して異なる二次構造および物性を示す様々な配列構造を持つヒスチジン含有ポリペプチドを合成し、zwitterion型ポリペプチドへ変換することに成功している。最終年度である本年度は、様々な反復配列構造を持つ種々のzwitterion型ポリペプチドについて、植物細胞壁へ作用させた際のセルロースネットワークに与える影響について引き続き調査を行った。植物細胞壁を緩める効果により、植物改変に必要となる植物細胞への物質輸送（DNAやタンパク質）の向上が期待できるため、ポリペプチド作用前後の植物細胞壁の力学特性を各種測定法により調べた。タマネギの表皮細胞へポリペプチドを作用させた後、タマネギの表皮組織におけるナノインデンテーション試験および引張試験を行った結果、細胞壁表面のセルロースミクロフィブリルの軟化および弾性率の低下が起こることを示唆する結果が得られた。zwitterion型ポリペプチドの構造により細胞壁への影響は変化し、zwitterion化率の高い（90%程度）ポリペプチドにおいて弾性率低下への影響が高いことが分かった。以上より、本研究では植物細胞壁のセルロースネットワークを効果的に解離して細胞壁を緩めることが可能な、zwitterion型ポリペプチドを開発することに成功し、様々な用途展開への道標を示す成果となった。
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