プラズマ活性アミノ酸の殺菌と植物生長促進の同時達成過程解明と癌不活性化効果の検証

阐明血浆活性氨基酸杀菌与促进植物生长同时实现过程并验证癌症灭活效果

基本信息

批准号：
20J22730
负责人：
岩田直幸
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大気圧プラズマ中の電気的に中性な酸素ラジカル種を水耕栽培等の養液(肥料)に照射して得られる殺菌効果のメカニズム解明に取り組んだ。2022年度は、昨年度までに未解明であった酸素ラジカル活性化アミノ酸水溶液が殺菌対象である細菌内部に誘発する主な殺菌メカニズムの特定に挑戦した。養液の成分であるL-トリプトファン(L-Trp)に注目し、L-Trpと細菌のモデルとした大腸菌を含有する水溶液に酸素ラジカルを照射し、水溶液に発生した殺菌効果が大腸菌内部に与える影響を調査した。大腸菌を含むL-Trp水溶液への酸素ラジカル照射にて生じる殺菌作用が大腸菌内の代謝に及ぼす影響を調査した。結果、殺菌作用にて大腸菌内の解糖系などの代謝が阻害されることを確認した。酸素ラジカル未処理か大腸菌のみを含みL-Trpを含まない水溶液への酸素ラジカル照射(殺菌されない処理)では代謝反応が進行するのに対し、L-Trpと大腸菌を含む水溶液への酸素ラジカル照射では大腸菌内の解糖系の代謝物生産量が劇的に低下した。大腸菌を含むL-Trp水溶液への酸素ラジカル照射による殺菌作用にて、大腸菌内の代謝反応を進める生体触媒(酵素)の活性が影響を受けるかを調査した。結果、大腸菌のみを含みL-Trpを含まない水溶液への酸素ラジカル照射では大腸菌内から高い酵素の活性が検出できたが、L-Trpと大腸菌を含む水溶液への酸素ラジカル照射では酵素の活性が劇的に低下することを確認した。今年度の研究にて、酸素ラジカル処理L-Trp水溶液の主な殺菌メカニズムを解明した。大腸菌を含むL-Trp水溶液への酸素ラジカル処理にて、大腸菌内の酵素活性が低下し、菌内の代謝を阻害することで殺菌に至ると考察する。酸素プラズマ活性化アミノ酸水溶液が有する殺菌効果の作用機序の解明が進み、他のプラズマバイオ応用についても現象解明を進める上で非常に重要な知見が得られた。

我们努力阐明通过在大气压等离子体中辐射电氧自由基物种获得的灭菌作用的机制，从而进入营养液（肥料），例如水培培养。在2022年，我们提出了挑战，要确定诱导细菌中氧气自由基氨基酸溶液的主要灭菌机制，这些氨基酸溶液已灭菌，直到去年才被理解。我们专注于营养溶液的L-Tryptophan（L-TRP），我们照射了含有L-TRP和大肠杆菌的水溶液，该溶液是细菌的模型，具有氧自由基的模型，并研究了在大肠杆菌内部的杀菌溶液中产生的细菌效应的作用。我们研究了通过将氧自由基辐射到含有大肠杆菌的水溶液对大肠杆菌内代谢的水溶液中产生的杀菌作用的作用。结果，已经证实杀菌作用抑制了大肠杆菌中的代谢，例如糖酵解。而氧自由基辐照（非杀菌处理）含有没有氧自由基或大肠杆菌的水溶液，不含L-TRP，代谢反应进行，而氧自由基辐照到含有L-TRP和大肠杆菌的水溶液中，大肠杆菌在大肠杆菌中的代谢产生大肠杆菌生产。我们研究了氧自由基辐照对含有大肠杆菌水溶液的杀菌作用是否影响促进大肠杆菌内代谢反应的生物催化剂（酶）的活性。结果，当用氧自由基辐射到仅含有大肠杆菌而不是L-TRP的水溶液中时，在大肠杆菌中检测到了高酶活性，但是可以证实，氧自由基对含有L-TRP和Escherichia coli的水溶液可极大地降低了氧气。今年的研究揭示了氧自由基处理的L-TRP溶液的主要灭菌机制。据认为，含有大肠杆菌的水溶液的氧自由基处理会降低大肠杆菌内的酶活性，抑制细菌内的代谢，从而导致灭菌。氧血浆激活氨基酸水溶液的杀菌作用的作用机理已得到改善，并且已经获得了极其重要的知识来阐明其他等离子体生物应用的现象。