2012 Fiscal Year Annual Research Report
メソ細孔内過冷却水を反応分析場とする低温生化学実験系の構築
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24350034
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
山口 央 茨城大学, 理学部, 准教授 (10359531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 徹二 独立行政法人産業技術総合研究所, コンパクト化学システム研究センター, 主任研究員 (70392587)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | メソ細孔 / 過冷却 / タンパク質 |
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| Research Abstract |
分子生物学の基本問題であるタンパク質の構造と機能を解明するための新しい実験系を開拓するのが本研究の目的である。摂氏0℃以下の低温環境での生化学実験は、分子生物学の基本問題の一つであるタンパク質の構造と機能を研究するための重要なアプローチであり、過冷却水が安定的に存在する反応場の形成は、低温生化学的アプローチによるタンパク質研究の鍵といえる。本研究では、金属酸化物からなる均一メソ多孔体(細孔サイズ:数～数十nm)内に発現する過冷却水を『低温反応分析場』と位置づけ、タンパク質の立体構造変化、反応中間体、活性を解明するための『低温生化学実験系』の構築を目標とする。具体的には、ほとんど分かっていないメソ細孔内過冷却水の環境と物性(粘性、pH、酸解離、分子拡散など)を系統的かつ網羅的に精査することで、メソ細孔内低温反応場の学理を探究し,また、モデルタンパク質を用いて提案する低温生化学実験系を構築すると共に、未知のタンパク質機能の研究に本実験系を適用し、本実験系の汎用性と優秀性を提示する。
本年度は,短鎖DNA二重鎖形成,DNAと蛍光性リガンドの間の錯形成,シクロデキストリン-クマリン色素間の錯形成を,メソ細孔内過冷却環境で検証し,それぞれの反応効率が過冷却環境中で向上することを見いだした。また,メソ細孔内pHを探索するプローブ色素について合成を完了した。
また,メソ細孔内でのタンパク質の構造と機能に関する研究を行った。具体的には,光捕集タンパク質LH2の構造安定性におよぼすメソ細孔サイズの影響について精査し,表面効果による構造安定性向上が示された。また,メソ細孔内部でのリパーゼ酵素活性について検討を進めたところ,メソ細孔内における基質の酸解離現象と酵素活性の相間が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請書に示した【メソ細孔内過冷却環境の評価L【メソ細孔内低温生化学実験系の構築】の研究課題について研究を行った。その結果,メソ細孔内過冷却環境における錯形成反応の向上を各種反応系について実証し,過冷却環境が低温反応場として有効であることが示唆された。また,メソ細孔内におけるタンパク質の構造と機能を検証する実験系の構築と評価を行うなど,おおむね順調に研究が進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は,【メソ細孔内過冷却環境の評価】,【メソ細孔内低温生化学実験系の構築】の研究課題について引き続き検証と進めることで,目的とする低温生化学実験系の構築を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度の研究遂行において,メソ細孔内におけるタンパク質の構造と機能を検証する実験系の構築に時間がかかったために,タンパク質の購入などにおける費用を繰り越した。平成25年度内では,この繰越金をタンパク質など試薬購入に用いて,メソ細孔内におけるタンパク質の構造と機能の検証・評価を進めていく。
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