深共晶溶媒の構造と物性および生体関連分野への応用

低共熔溶剂的结构、物理性质及其在生物领域的应用

• 批准号: 22K12673
• 负责人: 吉田 亨次
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12673/
• 关键词: 深共晶溶媒; イオン液体; 液体構造; 中性子散乱; 生体分子; 深共晶溶媒; イオン液体; 液体構造; 中性子散乱; 生体分子

塩化コリンに尿素またはグリセロールを混合させることにより、深共晶溶媒(III型）を合成した。また、塩化亜鉛に尿素またはエチレングリコールを混合させた深共晶溶媒（IV型）も合成した。これらの深共晶溶媒の融点を示差走査熱量測定により測定した。タンパク質（βーラクトグロブリン）をこれら深共晶溶媒と水の混合溶液に溶解し、X線小角散乱を測定した。定量的な解析のために平板構造の試料セルを自作する必要があった。窓材は透過性を考慮して、雲母の薄膜を使用した。タンパク質の濃度を固定して、水と深共晶溶媒の比率を変化させて、タンパク質の散乱プロファイルの違いを検討した。水の量の違いにより、タンパク質の会合状態が変化した（単分子状態から分子同士がつながったネットワークを形成）。また、示差走査熱量測定により、タンパク質の熱変性温度を調べたが、水と深共晶溶媒の比率に対して、変性温度の違いは見られなかった。しかし、変性に伴うエンタルピー変化は水の量が減少するにつれて小さくなり、天然状態と熱変性状態のそれぞれにおけるタンパク質の溶媒和に関する情報が得られた。これらの結果について、まだ統一的な解釈は得られておらず、今後研究を進める。下部臨界温度を示すイオン液体と水の混合溶液の中性子小角散乱を測定し、相分離温度近傍での分子集合体の大きさを測定した。今後、この溶液のミクロ構造をX線回折で調べ、相分離メカニズムを明らかにする予定である。計画では、深共晶溶媒中でタンパク質の構造や運動を調べるために中性子散乱を行う予定であった。そこでは重水素化された深共晶溶媒が必要である。重水素化深共晶溶媒の入手や合成試みたが、予算や技術面で困難であることがわかった。今後は、試料の重水素化の必要がないＸ線散乱を中心に用いて、深共晶溶媒と水の混合系について液体構造解析を進める予定である。

通过将氯化胆碱与尿素或甘油混合，合成了深层溶剂（III）。还合成了深层溶剂（IV型），其中将氯化锌与尿素或乙二醇混合。通过差扫描量热法测量了这些深层溶剂的熔点。将蛋白质（β-乳球蛋白）溶解在这些深层溶剂和水的混合溶液中，并测量X射线散射。为了进行定量分析，有必要将其本身具有平坦结构的样品单元。考虑到渗透性，云母薄膜用于窗户材料。固定蛋白质的浓度，并且水与深层溶剂的比率有所不同，以检查蛋白质散射谱的差异。水位的差异导致蛋白质的关联状态发生变化（形成一个从单分子态连接在一起的网络）。此外，通过差异量热法检查了蛋白质的热定性温度，但与水和深质溶剂之比相对于变性温度没有差异。但是，随着水的量减少，与变性相关的焓变变量较小，从而提供了有关天然和热贬低态蛋白质溶剂的信息。尚未获得对这些结果的统一解释，并且将来将进行研究。测量了混合离子液体和水溶液的中子小角度散射，测量了较低的临界温度，并测量了相分离温度附近的分子组件的大小。将来，将通过X射线衍射来研究该溶液的微观结构，以阐明相分离机制。该计划是执行中子散射，以研究深层溶剂中蛋白质的结构和运动。那里需要氘代深的共晶溶剂。我们试图获取并合成剥离的深层共晶溶剂，但发现由于预算和技术方面，它们很困难。将来，我们计划对深层溶剂和水的混合系统进行液体结构分析，这主要是使用X射线散射，这不需要样品的剥离。