タンパク質を構成素子とするミセル型ナノ粒子の創製

含有蛋白质作为组成元素的胶束纳米粒子的创建

基本信息

批准号：
19656223
负责人：
神谷典穂
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

生体内には、単分子では明確な高次構造を取らないが、それらが自己組織化することで新たな機能を発現するような仕掛けが備わったタンパク質が存在する。本研究では、この仕掛けを積極的に活用することで新規なタンパク質性ナノ構造を構築することを目標とした。具体的には、牛乳の主要タンパク質成分であるβカゼインをモデルタンパク質として、化学的あるいは酵素的なタンパク質架橋化を施すことにより、粒径が20〜50ナノメートル程度のタンパク質性ナノ粒子を得るための基礎条件を確立した。また、化学的処理により調製したナノ粒子が下限臨界温度を有する凝集挙動(熱応答性)を示すという基礎知見について、架橋剤濃度、タンパク質濃度、反応温度、反応時間が、ミセル型カゼインナノ粒子の粒径分布、温度応答性、疎水性、表面電荷に与える影響について検討した。特に、低温で、200mM以上の架橋剤が存在する条件下で調製したナノ粒子が、明確な温度応答性を示すことを明らかにした。最適条件下で得られたナノ粒子について、円二色性分光測定、動的光散乱、原子間力顕微鏡による評価を行った結果、本ナノ粒子は明確な二次構造を有しておらず、おおよそ球形のナノ構造体を与えることが分かった。一方、本ナノ粒子の機能化について、酵素処理により得られたナノ粒子に関して、プロテアーゼに対してある程度の抵抗性を示すことから、生分解性のナノ粒子としての利用の可能性を見出した。また、化学処理により得られたナノ粒子に関して、更なる化学処理によるリガンド提示ナノ粒子の調製について検討し、ビオチン修飾ナノ粒子によるアビジン分子の選択的沈降が可能なことが確認され、生物分離素子としての利用に向けた機能化に成功した。

在体内，蛋白质没有单分子的明显高阶结构，而具有使它们可以自组装以表达新功能的机制。这项研究旨在积极利用这种机制来构建新型蛋白质纳米结构。具体而言，已经建立了基本条件，用于通过使用β-蛋白（牛奶的主要蛋白质成分，作为模型蛋白质的主要蛋白质成分）进行化学或酶联交联，该颗粒大小约为20至50纳米的蛋白质纳米颗粒。此外，关于化学处理制备的纳米颗粒的基本知识表现出临界温度较低的聚集行为（热反应能力），我们研究了交联浓度，蛋白质浓度，反应温度和反应时间对粒径分布，温度反应，疏水性，疏水性，疏水性，和反应时间的影响。特别是，据揭示，在存在200 mm或更多的条件下，在低温下制备的纳米颗粒具有明显的温度响应性。在最佳条件下获得的纳米颗粒通过圆形二分法光谱，动态光散射和原子力显微镜进行评估，并发现纳米颗粒没有明确的二级结构，并提供大致的球形纳米结构。另一方面，关于纳米颗粒的功能化，通过酶处理获得的纳米颗粒对蛋白酶表现出一定的抗性，因此，发现用作可生物降解的纳米颗粒的可能性。此外，关于通过化学处理获得的纳米颗粒，我们通过进一步的化学处理研究了配体呈现的纳米颗粒，并证实了通过生物素蛋白 - 修饰的纳米颗粒对抗原素分子的选择性沉积，并成功地将它们功能用作生物分离设备。