機能性高分子を用いた生体試料の電気泳動分析

使用功能聚合物对生物样品进行电泳分析

• 批准号: 15J00598
• 负责人: 福島 雄大
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00598/
• 关键词: DNA; タンパク質; 分離; 熱応答性ゲル; 機能性高分子; 電気泳動; DNA・タンパク質分離

熱刺激によって伸縮するポリマーを修飾したゲルを調製し，タンパク質の温度応答性分離媒体を開発することを目的として研究を遂行した。特に，高温においてポリマー鎖が伸長する熱応答性ポリマーによってゲルの孔径を縮小させることで，温度変化によるタンパク質の電気泳動速度制御を試みた。昨年度までの研究で熱に応答してポリマー鎖が伸長収縮し孔径が変化するゲルの創成に成功し，その孔径を推算した結果，温度上昇によって44 nmから28 nm程度に変化することが確認されたが，生体試料中のタンパク質をゲル中に濃縮するためには孔径変化をさらに大きくする必要がある。また，熱応答による孔径変化が可能なゲルを創成し，温度制御によってタンパク質を泳動／停止させることで，単離濃縮が可能な分離システムの構築も目指した。0.5% poly(N-acryloylglycinamide)（NAGAポリマー）修飾5%T/5%C polyacrylamide ゲルを用いてDNAをキャピラリーゲル電気泳動分離した結果，NAGAポリマーを修飾していないゲルとは異なり，DNA間の分離挙動に温度依存性が確認された。15℃から20℃の昇温時に102 bpに対する174 bpの移動度比が増加しており，孔径が約30 nmから約18 nmに減少したと推算できる。また，5%T/3%C polyacrylamideゲルを用いてタンパク質を分離した結果，分子量の対数と移動度のプロットの関係に直線性が確認された。NAGAポリマーを修飾した場合には，その直線の傾きに温度依存性が確認され，温度上昇によって直線の傾きが増大したことから分離度が向上したと考えられる。これらの結果から，創成したゲルは温度制御によって孔径が変化し，タンパク質の分離挙動制御が可能であることが示唆された。

我们进行研究的目的是通过制备一种用聚合物改性的凝胶来开发一种温度响应型蛋白质分离介质，该聚合物在受热刺激时会膨胀和收缩。特别是，我们尝试通过使用聚合物链在高温下伸长的热响应聚合物来减小凝胶的孔径，从而改变温度来控制蛋白质电泳速度。在我们去年的研究中，我们成功地创造了一种凝胶，其中聚合物链会因热而膨胀和收缩，从而改变孔径。作为估算孔径的结果，我们确认它从 44 nm 变为随着温度的升高，孔径的变化约为28 nm，但为了将生物样品中的蛋白质浓缩成凝胶，需要进一步增大孔径的变化。我们还旨在创建一种分离系统，通过创建一种凝胶来分离和浓缩蛋白质，该凝胶可以响应热量而改变其孔径并控制温度以阻止和迁移蛋白质。使用经 0.5% 聚（N-丙烯酰甘酰胺）（NAGA 聚合物）修饰的 5%T/5%C 聚丙烯酰胺凝胶对 DNA 进行毛细管凝胶电泳分离的结果，与未经修饰的 NAGA 聚合物的凝胶不同，DNA 与温度依赖性之间的差异在分离行为中得到证实。当温度从15℃升高至20℃时，174bp与102bp的迁移率增加，并且可以估计孔径从约30nm减小至约18nm。此外，当使用5%T/3%C聚丙烯酰胺凝胶分离蛋白质时，确认了分子量对数与迁移率图之间的关系的线性。当NAGA聚合物被改性时，发现直线的斜率与温度相关，并且直线的斜率随着温度的升高而增大，表明分离程度得到改善。这些结果表明，所创建的凝胶的孔径可以通过温度控制来改变，从而可以控制蛋白质分离行为。

项目成果

熱応答性孔径制御型ゲルを用いたタンパク質のサイズ分離 (4)

使用热响应孔控凝胶进行蛋白质大小分离 (4)

• 发表时间: 2015
• 作者: Ryosuke Nakadai; Atsushi Kawakita;福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二
• 通讯作者: 福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二

熱応答性孔径制御型ゲルを用いたタンパク質のサイズ分離 (5)

使用热响应孔控凝胶进行蛋白质大小分离 (5)

• 发表时间: 2015
• 作者: H. Takei;S. Kurio;S. Matsuyama;K. Yamauchi;Y. Sano;福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二
• 通讯作者: 福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二

Protein Separation by Molecular Sieving due to Pore Size Control of Thermal Stimuli-Induced Gel. 3

通过热刺激诱导凝胶的孔径控制进行分子筛分离蛋白质。

• 发表时间: 2015
• 作者: 中臺亮介;川北篤;Hiroyasu Takei;R. Nakadai;福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二
• 通讯作者: 福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二

Pore Size Control of Molecular Sieving Gel by Thermal Stimulation

通过热刺激控制分子筛凝胶的孔径

• 发表时间: 2015
• 作者: 藤田純三;前田陽子;齋藤有紀;溝端栄一;井上豪;松村浩由;福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二
• 通讯作者: 福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二

Development of protein concentration system based on pore-size control of molecular sieving gel by thermal-stimulus response

基于热刺激响应控制分子筛凝胶孔径的蛋白质浓缩系统的开发

• 发表时间: 2015
• 作者: 藤田純三;杉山翔吾;宮崎真秀;上田菜々望;吉澤拓也;溝端栄一;井上豪;内橋貴之;Daniel S. Pilch;松村浩由;藤田純三;福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二
• 通讯作者: 福島雄大，内藤豊裕，久保拓也，大塚浩二