Bioprotective mechanism of trehalose on its interaction with water molecules

海藻糖与水分子相互作用的生物保护机制

• 批准号: 22H02465
• 负责人: 白神 慧一郎
• 金额: $ 11.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02465/
• 关键词: トレハロース; 二糖; 水和; 誘電分光

本年度は0.5~50 GHzをカバーするベクトルネットワークアナライザー、ならびペルチェ素子ユニットを組み込むことで温度調整が可能なサンプルチャンバーを導入したことで、-20~90℃にわたってマイクロ波帯の誘電分光を行うことができるようになった。これによって、これまでに構築していたミリ波分光システム、テラヘルツ波分光システム、赤外分光システムと組み合わせることで、幅広い温度域において周波数範囲6桁（0.5 GHz~230 THz）に及ぶ“超”広帯域分光スペクトルをギャップレスに測定することが可能になった。そしてこの超広帯域測定系を用いて、トレハロースとタンパク質（アルブミン）を含む水溶液中の分光測定・解析を実施し、トレハロースがどのようにタンパク質の機能を保護しているのかを明らかにする研究を行なった。タンパク質は周囲を水和水に取り囲まれることで特有の高次構造を維持しているものの、温度などの周辺環境が大きく変化するとタンパク質－水和水の相互作用も変化することでタンパク質の変性を引き起こしてしまう。本研究では、トレハロースはタンパク質を取り巻く水和水の揺らぎを抑えることで、結果的にタンパク質の構造自体を安定化させているという描像が明らかになった。これは、トレハロースはタンパク質に対して直接的に生体保護機能を発揮しているのではなく、トレハロースは“水を介して”タンパク質を保護していることを示している。また、グリセロールもトレハロースと同様に生体保護機能を示す低分子であることが知られているものの、上述した水和水の揺らぎを抑える効果はトレハロースがグリセロールに勝っていることもわかった。

This year youdaoplaceholder0 0.5-50 GHz を カ バ ー す る ベ ク ト ル ネ ッ ト ワ ー ク ア ナ ラ イ ザ ー, な ら び ペ ル チ ェ element child ユ ニ ッ ト を group み 込 む こ と で temperature adjustment が may な サ ン プ ル チ ャ ン バ ー を import し た こ と で, 20 ~ 90 ℃ に わ た っ て マ イ ク ロ wave 帯 の induced electric line spectral を う こ と が で き る よ う に な っ た. こ れ に よ っ て, こ れ ま で に build し て い た ミ リ light wavelength division シ ス テ ム, テ ラ ヘ ル ツ light wavelength division シ ス テ ム, red spectral シ ス テ ム と group み close わ せ る こ と で, picture hiroo い temperature field に お い て cycle for van 囲 6 girder (0.5 GHz ~ 230 THz) に and ぶ "ultra" spectrally dispersed スペ する ト をギャップレスに をギャップレスに determination する する とが may になった. そ し て こ の super hiroo 帯 domain is を measure い て, ト レ ハ ロ ー ス と タ ン パ ク mass (ア ル ブ ミ ン) contains を む の spectral measurement in aqueous solution, analytical を be し, ト レ ハ ロ ー ス が ど の よ う に タ ン パ ク qualitative の function を protection し て い る の か を Ming ら か に す る を line な っ た. タ ン パ ク qualitative は weeks 囲 を water and water に り 囲 ま れ る こ と で を thespecial の high times maintain し て い る も の の, temperature な ど の weeks 辺 environment が big き く variations change す る と タ ン パ も の ク - water quality and water interaction - the す る こ と で タ ン パ ク qualitative の - sexual を lead き こ し て し ま う. This study で は, ト レ ハ ロ ー ス は タ ン パ ク qualitative を take り 巻 く water and water の 揺 ら ぎ を え suppression る こ と で, results of に タ ン パ ク qualitative の tectonic autologous を stabilization さ せ て い る と い う stroke like が Ming ら か に な っ た. こ れ は, ト レ ハ ロ ー ス は タ ン パ ク qualitative に し seaborne て protection function of に raw body directly を 発 swing し て い る の で は な く, ト レ ハ ロ ー ス は "を water dielectric し て" タ ン パ ク qualitative を protection し て い る こ と を shown し て い る. ま た, グ リ セ ロ ー ル も ト レ ハ ロ ー ス と with others in protection function に raw body を で す in low molecules あ る こ と が know ら れ て い る も の の, the above し た water and water の 揺 ら ぎ を え suppression る unseen fruit は ト レ ハ ロ ー ス が グ リ セ ロ ー ル に wins っ て い る こ と も わ か っ た.

项目成果

Researchmap

研究地图

Hydrogen-Bond Configurations of Hydration Water around Glycerol Investigated by HOH Bending and OH Stretching Analysis

通过 HOH 弯曲和 OH 拉伸分析研究甘油周围水合水的氢键构型

• DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c05445
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry B
• 作者: Morita Miho;Matsumura Fumiki;Shikata Toshiyuki;Ogawa Yuichi;Kondo Naoshi;Shiraga Keiichiro
• 通讯作者: Shiraga Keiichiro

トレハロースの水和作用が加熱に伴う球状タンパク質の二次構造安定化に及ぼす影響の評価

海藻糖水合对加热引起的球状蛋白二级结构稳定性影响的评价

• 发表时间: 2023
• 作者: Morita Miho;Matsumura Fumiki;Shikata Toshiyuki;Ogawa Yuichi;Kondo Naoshi;Shiraga Keiichiro;大谷健人・藤原洋一・長野峻介・一恩英二・中川悠希;朝倉 皐，鈴木 哲仁，小川 雄一，近藤 直，白神 慧一郎
• 通讯作者: 朝倉 皐，鈴木 哲仁，小川 雄一，近藤 直，白神 慧一郎

HOH変角振動スペクトルに着目した水素結合環境の解明

以HOH弯曲振动谱为重点的氢键环境阐明

• 发表时间: 2022
• 作者: 高瀬恵次;川勝健志編;白神 慧一郎，森田 美穂
• 通讯作者: 白神 慧一郎，森田 美穂