Role of chemical modifications to biomolecules in plasma bioprocessing

これまで行ってきたプラズマ殺菌の研究において格段に高い殺菌力が得られる低pH法における殺菌作用では、細胞に形態的な変化が生じずに、代謝に係わる生理活性が残存したまま、増殖活性のみが失われてるという特徴があった。このような特異的な殺菌は、UV殺菌においてDNAダメージが生じるケースと類似しているが、プラズマ殺菌の場合はDNAのダメージが皆無であった。そのため、細胞内のタンパク質の化学修飾による生化学的な不活化が重要であると考え、ポリアクリルアミド電気泳動（SDS-PAGE）によるタンパク質の分析を試みた。染色方法にもよるのだがSDS-PAGEでは、多くの細菌からタンパク質を回収する必要があり、殺菌対象の菌液の高濃度化ならび大量化を行うこととした。過去に行ってきた殺菌条件と同じような反応速度で殺菌が可能な条件を見つけることから実験を進めた。殺菌後の細菌のタンパク質を分析したところ、特定のバンド構造のシフトを示唆する結果が得られたものの、化学反応速度論的な評価を行うためには、上記に示したようにタンパク質の量が不十分であったために、十分に高いS/Nが得られなかったが、最適化が進んだことから今後は十分なS/Nが得られる目処が付いた。一般的な殺菌実験では生菌数を数桁低下させるが、細胞へのダメージの評価はリニアでの評価になるために、生菌数の低下、つまり殺菌効果を1桁程度に押さえつつ、その時に生じる生体分子の化学修飾を評価する必要があり、この点が実験的に難易度が高い。生体分子の一つであるアミロイドβに関する研究を進めた。凝集することで生体内のプロテアーゼにより分解が困難な形態になり、アルツハイマー病の原因となっている。過硝酸は化学修飾が行われ凝集が起こりにくくなることが判明した。このような研究によりアルツハイマー病の原因物質に関する知見が得られる。

これまで行ってきたプラズマ殺菌の研究において格段に高い殺菌力が得られる低pH法における殺菌作用では、細胞に形態的な変化が生じずに、代謝に係わる生理活性が残存したまま、増殖活性のみが失われてるという特徴があった。このような特異的な殺菌は、UV殺菌においてDNAダメージが生じるケースと類似しているが、プラズマ殺菌の場合はDNAのダメージが皆無であった。そのため、細胞内のタンパク質の化学修飾による生化学的な不活化が重要であると考え、ポリアクリルアミド電気泳動（SDS-PAGE）によるタンパク質の分析を試みた。染色方法にもよるのだがSDS-PAGEでは、多くの細菌からタンパク質を回収する必要があり、殺菌対象の菌液の高濃度化ならび大量化を行うこととした。過去に行ってきた殺菌条件と同じような反応速度で殺菌が可能な条件を見つけることから実験を進めた。殺菌後の細菌のタンパク質を分析したところ、特定のバンド構造のシフトを示唆する結果が得られたものの、化学反応速度論的な評価を行うためには、上記に示したようにタンパク質の量が不十分であったために、十分に高いS/Nが得られなかったが、最適化が進んだことから今後は十分なS/Nが得られる目処が付いた。一般的な殺菌実験では生菌数を数桁低下させるが、細胞へのダメージの評価はリニアでの評価になるために、生菌数の低下、つまり殺菌効果を1桁程度に押さえつつ、その時に生じる生体分子の化学修飾を評価する必要があり、この点が実験的に難易度が高い。生体分子の一つであるアミロイドβに関する研究を進めた。凝集することで生体内のプロテアーゼにより分解が困難な形態になり、アルツハイマー病の原因となっている。過硝酸は化学修飾が行われ凝集が起こりにくくなることが判明した。このような研究によりアルツハイマー病の原因物質に関する知見が得られる。