京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

■背景
■昆虫の摂食行動は、日齢、時刻、満腹レベル、栄養要求など生理状態の影響を受けますがその調節メカニズムの全容は明らかではありません。
■キイロショウジョウバエの突然変異TW1系統を飢餓状態に置くと、ショ糖に対する感度が100倍以上鋭敏になります。

■目的
■ショウジョウバエ体内の糖組成を明らかにし、飢餓状態における糖代謝の変化、およびその摂食感度に対する影響を明らかします。
■低濃度のショ糖を摂取する生理的意義を理解します。

■内容
■様々な濃度のショ糖溶液を与え、TW1と野生型(Mel6)個体の生存率を比較しました（図2)。水のみ、あるいは高濃度のショ糖を与えたとき両者には差があ　りませんが、10mMショ糖ではTW1の方が2倍以上長生きしました。TW1は低濃度のショ糖を摂取しエネルギー源として利用できます。 　　
■ショウジョウバエ体内の糖分子をHPLCにより検出し、組成を調査しました(図3)。羽化後の個体に高濃度のショ糖を与えると、TW1では直後にトレハロース量が増加しました。通常摂食では、TW1と野生型とも組成に大きな違いはありませんが、トレハロース濃度はTW1の方が高かった。
絶食下では、両者ともトレハロースは24時間後には微量となりました。グルコース量は野生型では比較的安定に保たれましたが、TW1では大きく増減し48時間でほぼ消失しました。 　
■TW1では、グルコースやトレハロースの濃度の恒常性になんらかの異常がある可能性が示唆されました。

■研究の概要

■背景
　タンパク質の固定化技術は、固定化酵素、イムノアッセイ、クロマトグラフィ、DDS等、バイオプロセスならびに医療分野を中心に広く利用されています。特に、プラスチック基板表面へのタンパク質の固定化技術はタンパク質固定化チップ(Protein Chip)等の構築において極めて重要であり、基板表面への高集積化ならびに配向制御法の開発が強く要求されています。
■目的
　従来、用いられてきた物理吸着法や共有結合法によるタンパク質の固定化は、密度、生理活性、配向性の3者を高く維持することが困難です。本研究では、機能性タンパク質のプラスチック基板上への配向固定を目的とし、当該タンパク質の末端部に「のりしろ」となるペプチドタグのスクリーニングを行っています。基板表面に特異的かつ高親和的に相互作用するペプチドタグがスクリーニングできれば、任意の機能性タンパク質を高密度・高活性・高配向に固定化することが可能となります。
■内容
　本研究では、近年、バイオチップへの利用が検討されつつある2種類のプラスチック基板(ポリカーボネート（PC）、ポリメタクリル酸メチル(PMMA))に対するアフィニティペプチドタグのスクリーニングを実施しました。右図に示すごとく、大腸菌タンパク質群を一次ライブラリとし、二次元電気泳動ならびにPMF法によってプラスチック基板に対して高親和的に作用するタンパク質を単離・同定・クローニングしました。さらに、これらを大腸菌によって高発現し、これらをトリプシンまたはキモトリプシンによってペプチド断片に分解しました。プロテアーゼ消化産物中からPC、PMMAそれぞれに高親和的に作用するペプチドタグ候補をHPLCによって分画し、MALD-TOF MSによって分子量を同定、さらに親和性タンパク質のアミノ酸配列と親和性ペプチド候補の分子量を基に親和性ペプチドのアミノ酸配列を決定しました。これらのペプチドタグはPC、PMMA基板上に対して強い親和力を有し、タンパク質固定化用のペプチドタグとしての有用性が示されました。

■研究の概要

　シリカモノリスは、相分離（物質が異なる領域に分離する現象。通常、多孔質などの不均質な材料構造を生じる。）を伴うゾル―ゲル法（液相から出発する材料合成法。特に無機材料・セラミックスにおいて、革新的なプロセス。）によって調製される一体型の素材で、微視的には三次元網目構造を取ります。調製条件を厳密に管理することで、μmサイズのマクロ孔とnmサイズのメソ孔を独立に調整可能です。この素材は多孔性に基づく大きな表面積と、高い液体の浸透率による高効率物質移動を可能にしており、現在HPLCのカラム担体として、従来の分析系の10倍の分析速度および分離性能を実現しています。シリカモノリスは有機合成反応や生化学反応の担体および触媒担体としても望ましい性質を兼ね備えていると考えられるので、この方面の応用も検討中です。シリカモノリスの合成から表面修飾による機能化、性能評価まで一貫して行っております。