クライオ透過型電子顕微鏡を用いた水和多糖の構造解析

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植物細胞壁の主成分であるセルロースや澱粉に代表される天然多糖の多くは結晶性の物質として存在する。しかしながら多糖結晶においてはその構造を解析するのに適した試料を調製することが難しく、未だその構造が明らかにされていないものが数多く残されている。さらに多糖は親水性の官能基である水酸基を多く有しているために、そのうち大部分は水分子を結晶格子内に取り込んだ水和型結晶を形成することが知られている。従って本研究では水を含んだ状態を保ちながらクライオ電子顕微鏡等による測定を行い、水和多糖の構造や特性を解明することを目的としている。当該年度はクライオ電子顕微鏡によって得られたα-1,3-グルカンの電子線回折についての解析を進め、未知の水和構造と無水構造の単位格子を決定した。また結晶の形状や分子量測定の結果とも合わせて、分子鎖が結晶中で折り畳み構造を形成していることを明らかにした。昨年度に得られたβキチンの断面画像には、ガボールフィルタという画像の特徴抽出法を適用した解析を実施した。β脱水に伴って生じる亀裂が頻繁に観察されたが、亀裂がランダムではなくある一定の方向に生じていることを明らかにした。サクラ樹皮は非常に粘り強いという力学的性質を持つ。サクラ樹皮の引張試験を行ったところ、乾燥によってその特性は失われ、特異的な力学特性の発現には水和水が重要な役割を担っていることがわかった。そこで広角および小角X線回折散乱測定を行い、そのメカニズムについて考察した。