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

基本信息

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

项目摘要

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低共熔溶剂（III 型）。我们还合成了一种低共熔溶剂（IV 型），它是氯化锌和尿素或乙二醇的混合物。通过差示扫描量热法测量这些低共熔溶剂的熔点。将蛋白质(β-乳球蛋白)溶解在这些低共熔溶剂和水的混合溶液中，并测量小角X射线散射。为了进行定量分析，需要制作平板结构的样品池。对于窗口材料，考虑到其透明度，使用了云母薄膜。我们固定蛋白质浓度并改变水和低共熔溶剂的比例，以检查蛋白质散射曲线的差异。由于水量的差异，蛋白质的缔合状态发生了变化（从单个分子状态变为分子相互连接的网络）。此外，通过差示扫描量热法研究了蛋白质的热变性温度，但没有观察到变性温度随水和低共熔溶剂的比例而变化。然而，与变性相关的焓变随着水量的减少而减少，提供了天然状态和热变性状态下蛋白质溶剂化的信息。这些结果目前还没有得到统一的解释，我们将在未来继续研究。我们测量了具有较低临界温度的离子液体和水的混合溶液的小角中子散射，并测量了相分离温度附近分子聚集体的尺寸。未来，我们计划利用 X 射线衍射研究该溶液的微观结构，并阐明相分离机制。该计划是通过中子散射来研究深共晶溶剂中蛋白质的结构和运动。那里需要氘化低共熔溶剂。人们尝试获得并合成氘代低共熔溶剂，但这在预算和技术方面被证明是困难的。未来，我们计划主要利用X射线散射，不需要对样品进行氘化，来分析低共熔溶剂和水的混合体系的液体结构。