Preparation process for lightweight and high-strength materials using chitin fiber assembling proteins from beetle elytra
甲壳素纤维组装甲虫鞘翅蛋白制备轻质高强材料的工艺
基本信息
- 批准号:22H01877
- 负责人:
- 金额:$ 11.23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-04-01 至 2025-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
甲虫は、水の浸入や外敵の攻撃からやわらかい組織を保護するため、有機分子が積層した軽量さと頑強性を併せ持った外骨格(表皮)を形成する。甲虫の表皮は、形や構造の多様性、軽量さと頑丈さを併せ持つ材料として、航空機、ロボット等の先端材料開発分野で注目を集めている。本研究では、甲虫におけるキチン繊維配向の制御機構の解明と制御機構を利用した軽量構造材料の作製プロセスの開発を目的としている。複数種の甲虫の表皮構造を走査型電子顕微鏡及びCTスキャナーを用いて解析し、甲虫種によって、表皮のキチン/タンパク質複合体の積層構造に大きな違いがあることを見出した。また、表皮におけるキチンとタンパク質含量の比についても差異が確認され、甲虫種間における機械特性の違いは、積層構造と組成によるものと考えられた。次に、ニホンカブトムシの発達段階の異なる表皮のトランスクリプトーム解析を行い、表皮形成の各段階に発現する表皮タンパク質遺伝子を特定した。これらタンパク質のアミノ酸配列中には、キチン結合部位とタンパク質間相互作用に関与すると考えられる部位が確認され、キチン繊維の配向制御に関与していることが予想された。また、アミノ酸配列の特徴から新たな表皮タンパク質のグループが存在することを明らかにした。同様の特徴を有する表皮タンパク質を複数種の甲虫のゲノムデータから探索し、キチン繊維の配向制御に関与するタンパク質の候補を絞り込んだ。
为了保护软组织免受水的渗透和外国敌人的攻击,它形成了一个外部骨骼(表皮),其重量轻且固执。甲虫的表皮引起了人们对高级材料开发的开发(例如飞机和机器人)作为结合形状和结构多样性,轻量级和坚固的材料的关注。在这项研究中,目的是阐明柠檬纤维中几丁质纤维取向的控制机制,并使用控制机制开发轻量级结构材料的处理过程。使用扫描的电子显微镜和CT扫描仪分析了多个甲虫的表皮结构,并且表皮的几丁质/蛋白质复合物的aldythmic结构显着差异。此外,还确认了表皮中几丁质和蛋白质含量之间的差异,并且认为甲虫之间的机械特性差异被认为是由于层压结构和组成所致。接下来,进行了日本甲虫发育阶段的不同表皮表皮的转录组分析,并鉴定了出现在表皮的每个阶段的表皮蛋白基因。在这些蛋白质的氨基酸序列中,被认为与几丁质结合位点和蛋白质相互连接的位点有望参与几丁质纤维的方向控制。另外,氨基酸序列的特征已经表明,有一组新的表皮蛋白。从多种甲虫的基因组数据中探索了具有类似特征的表皮蛋白,并缩小了参与甲壳质纤维方向控制的蛋白质候选物。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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