不凍蛋白質特別研究チーム【生物プロセス研究部門】
不凍蛋白質特別研究チーム
研究内容

1.不凍蛋白質の分子構造と機能の間の相関解明

私達は、分子生物学、生化学、物理学、構造生物学(NMR、X-Ray)などの新しい科学技術を駆使して、不凍蛋白質や氷核蛋白質など氷結晶相互作用物質の機能解析を行っています。

2.不凍蛋白質を応用した新技術の開発

AFPによる凍結技術の理解に役立つ簡単な実験例を下図に示します。まず4つの紙コップに色水を50mlずつ用意します(ジュース代用品)。次いで各々に魚体から精製したAFPの粉末を0、0.1、 0.2、 0.5mg/mlになるように加えます。その後、これらを汎用の冷凍庫(約-20℃)に入れて数時間凍らせたものが下の写真です。ご覧の様に、左端の紙コップ(AFP=0mg/ml)では凍った水が白くなり氷の中央部が白く盛り上がっています。氷は無数のツブ氷(氷核)が融合したものであり(左下図)、水分子以外の物質は融合に参加できません。その結果、色成分は融合するツブ氷から自動的に排除されてしまうのです。排除された色成分は未凍結の部分に濃縮されます(この場合は紙コップの中央)。このようにして、色が抜けた氷が白く見えると言うわけです。また、水が氷に変化する際の体積膨張が中央部を盛り上げます。一方、AFPを添加した紙コップでは、AFP濃度に応じて白っぽさが消え、氷の盛り上がりも抑えらていることが分かります。これは、AFPが個々のツブ氷に結合しそれらの表面を覆い融合を阻止する結果、色成分を排除する力や体積膨張が抑えられる為と考えられます(右下図:AFPが結合した氷核は特殊な形(バイピラミッド型など)に変形し分散状態になる)。このAFPの働きを「再結晶阻害機能(Recrystallization Inhibition)」と呼ぶこともあります。このように、AFPは凍結状態にある含水物の内部をツブ氷で満たす働きをします。これを応用することで、加工食品、スープ類、氷菓子類、めん類、パン類、野菜、果実、種子、清涼飲料水、酒類、医療品、化粧品、インク顔料、高分子ゲル等の内部をツブ氷で満たす新しい凍結保存技術を開発できる可能性があります。液体窒素や特別な装置を必要としない省エネルギー性を有していることもAFP技術の特徴です。



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