海洋付着生物に学ぶ天然高分子複合素材の開発

借鉴海洋固着生物的天然高分子复合材料的开发

基本信息

批准号：
14750709
负责人：
大川浩作
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

付着生物由来の接着物質の付着機構解明と工学利用を可能にするため、種々の海産二枚貝の接着タンパク質の化学合成および接着特性に関する研究を展開した。本年度では、海産無脊椎動物由来の材料の性質を分子レベルで解明する。海産生物由来繊維の分子構造を明らかにし、高分子化学的視点から用途開発を可能にするため、以下の研究を行った。(1)足糸タンパク質のアミノ酸配列の決定8種類の前駆体タンパク質のうち、最大高分子量のタンパク質の精製およびアミノ酸配列分析を行った。このタンパク質は、10残基のペプチドが繰り返して配列する構造タンパク質の一つであることを明らかにした。このタンパク質はポリフェノール性タンパク質の一つであると考えられる。10残基のうち2残基は、構造不明なアミノ酸であったが、他の分析結果から、少なくとも一つには糖鎖が結合していることが明らかになった。(2)イガイ足糸繊維タンパク質の分析足糸を形成する繊維素タンパク質を全て同定し、各々の構成タンパク質がどのように配置され、繊維の強度向上にどのように寄与しているかという問題に取り組むため、はじめに、足糸を形成するタンパク質の生化学的分析を行った。その結果、足糸は、複数種類の前駆体タンパク質がキノンの縮合反応に基づく架橋反応によって形成され、少なくとも8種類、内、一つは糖鎖が結合しているタンパク質であることが明らかになった。(3)イガイ類足糸を模倣した高強度繊維材料の開発海洋接着タンパク質はコラーゲンと複合して高次階層構造を形成し、極めて強い物理的強度と安定な化学的・生化学的特性を持つ。接着タンパク質と天然多糖の複合材料系を研究し、バイオミメティックな繊維材料の作成を試みた。イガイ足糸を模倣した高強度繊維の開発のため、イガイの足糸形成機構に基づき、ポリペプチドの分子を設計し、実際に、合成、繊維化、および機械的特性の評価を行った。

为了阐明固着生物来源的粘附物质的粘附机制并使其在工程中得到应用，我们对多种海洋双壳类粘附蛋白的化学合成和粘附特性进行了研究。今年，我们将在分子水平上阐明源自海洋无脊椎动物的材料的特性。进行以下研究是为了阐明源自海洋生物的纤维的分子结构，并从高分子化学的角度实现应用的开发。 (1)足丝蛋白氨基酸序列的测定在8种前体蛋白中，纯化分子量最高的蛋白，并分析其氨基酸序列。结果表明，该蛋白质是由重复的10个残基肽组成的结构蛋白。该蛋白质被认为是多酚蛋白质之一。 10个残基中有两个是结构未知的氨基酸，但其他分析结果表明至少有一个残基附有糖链。 (2) 贻贝足丝纤维蛋白的分析我们将鉴定形成足丝纤维的所有纤维蛋白，并解决每种组成蛋白如何排列以及它如何有助于提高纤维强度的问题。对形成足丝线的蛋白质进行生化分析。结果表明，足丝线是通过多种前体蛋白质之间基于醌缩合反应的交联反应而形成的，其中至少有八种是附着有糖链的蛋白质。（3）开发仿贻贝足丝的高强度纤维材料。与胶原蛋白结合形成高阶分层结构，具有极强的物理强度和稳定的化学生化性能。我们研究了粘附蛋白和天然多糖的复合材料系统，并尝试创建仿生纤维材料。为了开发模仿贻贝足丝的高强度纤维，我们根据贻贝足丝的形成机制设计了多肽分子，并进行了合成、纤维化和力学性能评价。