Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ナノ粒子 / 自己組織化 / 化学修飾 / 相分離 / タンパク質 / 光増感剤 / タンパク質ナノ粒子 / 超分子 / 蛋白質超分子

人工タンパク質ナノ粒子TIP60は中空構造を有する分子である。TIP60の内部空間を疎水化すれば、内部空間に水に溶けない難溶性分子を水中で分散できるカプセルとして、あるいは、外部表面を疎水化すれば有機溶媒に溶けるカプセルとして利用できるのではないかと考え、研究を進めてきた。その結果、内部空間の疎水化と疎水性分子の内包、水中での分散には成功した。外部表面については、疎水性分子ではなく、両親媒性ポリマーのPEGで修飾すると、アルコール溶媒中に分散ができるところまで確認できた。

タンパク質は高分子でありながら均一な構造を有するという魅力的な特徴を有する。しかし、生体由来の分子であることから、その利用は一般的に水中に限られる問題がある。本研究はそのような制約を乗り越えるために、我々が開発したタンパク質ナノ粒子TIP60を疎水性環境で利用できるように性質を改変することを目的として研究を行った。このような物質材料の開発は、タンパク質の新しい利用方法を切り開く基盤技術になりうるものである。

人工タンパク質繊維 / 金属含有繊維 / 触媒繊維 / タンパク質間相互作用 / アミノ酸置換 / 原子間力顕微鏡 / 電子顕微鏡 / 人工繊維 / 蛋白質 / 生体機能利用 / 生体材料 / 自己組織化

タンパク質は優れた分子認識、環境変化に対する鋭敏な応答、アミノ酸への分解によって容易にリサイクルできる環境負荷の低さ、化学合成が必要なペプチドや有機化合物と異なり、様々な種類のタンパク質が、同一の異種発現系を用いて大量合成できる等、素材として大きな魅力を持つ。本研究では、本来は繊維化しない２種類のタンパク質間に特異的結合面を作製し、２種類のタンパク質が交互に繰り返した、触媒機能を有する人工タンパク質繊維を構築した。

分析科学 / 生体分子 / 自己組織化 / ナノ材料 / 蛋白質 / ゲル / ゲル電気泳動 / 二分子膜 / 組織化重合 / 重合性界面活性剤 / アクリルアミド

重合性界面活性剤イタコン酸ドデシルグリセリル(DGI : n-C_<12>H_<25>OCOCH_2C(=CH_2)COOCH_2CH(OH)一CH_20H)は、少量のイオン性界面活性剤の存在下で、サブミクロンの距離を隔てた規則的な二分子膜(ラメラ液晶)を形成し、可視光の回折によって発色するという面白い現象を示す。さらにアクリルアミド(AAm)、メチレンビスアクリルアミドが共存する水溶液中で重合することによって、二分子膜構遥を維持したままアクリルアミドゲル中に固定化できる。この二分子膜固定化ゲルは、世界中で当研究室にしか存在しないユニークな材料である。このユニークなゲルを、ゲル電気泳動基材として応用するのが本研究の目的である。
上記の二分子膜固定化ゲルを基材として使用し、i)陰イオン性色素、ii)水溶性蛋白質、iii)膜蛋白質を対象サンプルとして、電気泳動による分離の検討を行った。比較として、既存の手法であるポリアクリルアミドゲル電気泳動法(PAGE)による分離の実験を、どのサンプルに対しても常に行った。低分子量の色素に対しては、二分子膜固定化ゲルによる電気泳動はPAGEと類似の分離挙動を示すが、移動度がやや遅い傾向が見られた。これは、二分子膜が存在することによって、サンプルの疎水性/親水性的性質が分離に働いた結果であると考えられる。本二分子膜固定化ゲルにおいては、ゲルの網目によるふるい効果以外にも別の分離機構が働いていることになり、興味深い。
水溶性蛋白質の分離においては、二分子膜固定化ゲル中の移動度は常にPAGE中より速かった。この傾向は、固定化される二分子膜濃度が高くなる程顕著であった。この結果から、水溶性蛋白質は二分子膜中に取り込まれることなく、水相のみを移動しているのではないかと考えられる。二分子膜濃度が1.2〜1.6wt%程度で分離能が最もよくなり、2.0%を超えると分離せず、本手法として利用することは不可能であった。
膜蛋白質をサンプルとした場合には、二分子膜固定化ゲル中を蛋白質は殆ど移動出来なかった。これは、膜蛋白質が二分子膜内に強く捕捉されるためではないかと考えられる。水溶性蛋白質の分離挙動との違いに着目すれば、水溶性蛋白質と膜蛋白質を分離する、新しい分離法が提案できたのではないかと思われる。

【研究分担者】
八木創太	国立研究開発法人理化学研究所	生命機能科学研究センター	研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
松尾剛	北海道大学	電子科学研究所	助手	(Kakenデータベース)
厳虎	北海道大学	電子科学研究所	学術研究員	(Kakenデータベース)