クロマトグラフィーにおける分子認識機構と移動現象の解析による新規分離方法の開発

通过分析色谱中的分子识别机制和迁移现象开发新的分离方法

• 批准号: 12019255
• 负责人: 山本 修一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12019255/
• 关键词: クロマトグラフィー; ヒドロキシアパタイト; イオン交換; 分子認識; 吸着サイト数; タンパク質分離; 表面電荷; 勾配溶出

本研究ではクロマトグラフィーにおけるタンパク質の分子認識機構の解明を目的として静電気的相互作用力を分離原理とするクロマトグラフィーであるイオン交換クロマトグラフィー(IEC)とヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー(HAC)について工学的解析のために考案された数学モデルを使用して、タンパク質の精密分離機構を特に分子認識機構に着目して解析した。はじめに一定pHで塩濃度を直線的に増加させる勾配溶出クロマトグラフィー実験から結合に関与するサイト数(吸着サイト数)を決定する方法を考案し、実験に適用してその値を求めた。天然のgenetic variantであるbeta-lactoglobulin AとBをモデルタンパク質として解析したところ、1つの表面負電荷の差異を認識して陰イオン交換クロマトグラフィーで分離されることと,等電点でも保持されることがわかった。陽イオン交換クロマトグラフィーでは、このモデルタンパク質は分離されないが、やはり等電点でも保持されていた。多くのタンパク質の天然のvariantをモデルタンパク質として検討した結果は、IECでは表面電荷を認識して分離あるいは保持されること、および単純な正味の電荷では保持あるいは分離挙動は予測しにくいことを明らかとした。またHACによる解析結果とIECの結果の比較から、クロマトグラフィー固定相の性質の分子認識への影響についても考察した。IECでは固定相の有効リガンド密度の影響は無視できるのに対してHACでは固定相の有効リガンド密度が保持機構に影響することが示唆された。

在本研究中，我们对离子交换色谱（IEC）和羟基磷灰石色谱（HAC）这两种以静电相互作用力为分离原理的色谱系统进行了工程分析，旨在阐明色谱中蛋白质的分子识别机制使用为此目的设计的数学模型，我们分析了蛋白质的精确分离机制，特别关注分子识别机制。首先，我们设计了一种从梯度洗脱色谱实验中确定参与结合的位点数量（吸附位点数量）的方法，其中盐浓度在恒定pH下线性增加，并将其应用于实验以确定该值。当我们将天然遗传变异体β-乳球蛋白A和B作为模型蛋白进行分析时，我们发现它们根据表面负电荷的差异被阴离子交换色谱分离，并且它们也保留在等电点。我发现了。阳离子交换层析不能解析该模型蛋白质，但它也保留在其等电点。将许多蛋白质的天然变体作为模型蛋白质进行检查的结果表明，IEC 可以识别表面电荷并将其分离或保留，并且很难根据简单的净电荷来预测保留或分离行为。通过比较HAC和IEC的分析结果，我们还考虑了色谱固定相的性质对分子识别的影响。有人认为，在IEC中，固定相的有效配体密度的影响可以忽略，而在HAC中，固定相的有效配体密度影响保留机制。

项目成果

S.Yamamoto,T.Ishihara: "Resolution and retention of proteins near isoelectric points in ion exchange chromatography-Molecular recognition in electrostatic interaction chromatography-"Sep.Sci.Tech.. 35. 1707-1717 (2000)

S.Yamamoto，T.Ishihara：“离子交换色谱中等电点附近蛋白质的分离和保留 - 静电相互作用色谱中的分子识别 -”Sep.Sci.Tech.. 35. 1707-1717 (2000)

宮川英二,山本修一: "ヒトT細胞白血病ウイルスII型特異的モノクロナール抗体によるウイルス抗原精製"化学工学論文集. 27. 186-190 (2001)

Eiji Miyakawa、Shuichi Yamamoto：“使用人 T 细胞白血病病毒 II 型特异性单克隆抗体纯化病毒抗原”《化学工程杂志》27. 186-190 (2001)。

石原尚,山本修一: "ヒドロキシアパタイトおよびイオン交換クロマトグラフィーにおけるタンパク質の分子認識機構の解析"化学工学論文集. 27. 205-207 (2001)

Hisashi Ishihara、Shuichi Yamamoto：“羟基磷灰石和离子交换色谱中蛋白质的分子识别机制分析”《化学工程杂志》27. 205-207 (2001)。

Shuichi Yamamoto and Takashi Ishihara: "Separation behavior of proteins near the isoelectric points in electrostatic interaction (ion exchange) chromatography,"Progress in Biotechnology. Vol.16. 93-98 (2000)

Shuichi Yamamoto 和 Takashi Ishihara：“静电相互作用（离子交换）色谱中等电点附近蛋白质的分离行为”，生物技术进展。