ショウジョウバエタンパク質(zhì)と機(jī)能性タンパク質(zhì)を天然繊維に編み込む

報(bào)道によると、米ライス大學(xué)とテキサス農(nóng)工大學(xué)の研究者は遺伝子埋め込みによって融合したぎじゅつ異なるタンパク質(zhì)とショウジョウバエ由來(lái)の転寫因子を結(jié)合し、細(xì)く丈夫な糸に引っ張ることで、任意の所望のテクスチャ構(gòu)造に織ることができます。このようなざいりょう化學(xué)觸媒やバイオセンサとしての多様な潛在機(jī)能を持ち、將來(lái)の組織工學(xué)分野で將來(lái)性が高い。最新の論文は今日の「先進(jìn)機(jī)能材料」のネット版に発表された。

ライス大學(xué)生化學(xué)実験室のキャサリン?マシュー氏はテキサス農(nóng)工大學(xué)のサラ?ボンドス準(zhǔn)教授と共同で、クロハエ遺伝子の中の翼と足の発育を制御する組換え転寫因子タンパク質(zhì)であるスーパー雙胸遺伝子（Ubx）を研究した。彼らは遺伝子融合技術(shù)を利用してUbxと蛍光、冷光蛋白を結(jié)合し、キメラを生成し、このキメラを繊維に引っ張り、顕微鏡下で観察した結(jié)果、Ubxと強(qiáng)化緑色蛍光蛋白の結(jié)合は明るい緑色を呈し、赤色蛍光蛋白と茶色蛋白の筋球と結(jié)合し、それぞれ明るい赤色と茶色を呈し、ルシフェラーゼと結(jié)合して赤色の光を発する。これらの機(jī)能性蛋白質(zhì)はキメラ中にそれぞれの機(jī)能を保持していることを示している。

生物學(xué)的な意味でのキメラは2種類以上の異なる遺伝子の細(xì)胞系を含み、例えば植物の全體的な接ぎ木、分子レベルでは、キメラは異なるタンパク質(zhì)を重合した単分子ポリペプチドである。

論文の主な著者であるライス大學(xué)の黃兆氏は、さまざまなタンパク質(zhì)をねじって折り畳んで形成した嵌合體を糸に引き、これらの糸でさまざまな模様を織り上げたり、フレームに縛ったりした。「機(jī)能性タンパク質(zhì)から固體材料を作る理化過(guò)程は通常タンパク質(zhì)活性を傷つけるが、私たちが生成した三次元構(gòu)造は活性を持っている。このような製造技術(shù)は簡(jiǎn)単で獨(dú)特で、特殊な設(shè)備は必要ない」と黃兆氏は説明する。

同研究チームは2009年の「バイオ高分子」誌に論文を発表し、超強(qiáng)、高弾性の天然繊維を開発したと発表した。「當(dāng)時(shí)、私たちは三次元體を作ることができました。その上で、今は小さな棒と小さな片を作ることができて、それらを結(jié)合することができます。パッチワークのおもちゃで作ることができるものは、私たちはUbxで作ることができます」とボンドス氏は言う。Ubxを基礎(chǔ)とする生物材料は、皮膚や他の柔軟な組織を構(gòu)成する天然エラスチンに匹敵し、このキメラ繊維の機(jī)械的性質(zhì)は、その直徑を変えることで調(diào)整することもできる。機(jī)能化されたUbxは三次元器官を一層に生成することができる。「私たちは心臓のような形を作ることができて、材料の內(nèi)部に指令を立てて、細(xì)胞を筋肉、神経、血管、その他の組織に分化させることもできます」。

マシュー氏によると、複數(shù)の機(jī)能性タンパク質(zhì)が組み込まれたせんいまだまだ使い道はたくさんあります。酵素、抗體、成長(zhǎng)因子、ペプチド識(shí)別配列を結(jié)合することができ、段階的な觸媒として特定の順序で配列された機(jī)能繊維を製造することもできる。

天然繊維を使用することは人類が最初に掌握した科學(xué)技術(shù)の一つと言える–中國(guó)人の養(yǎng)蠶紡糸の歴史は新石器時(shí)代にさかのぼることができる。しかし、今日に至っても、この人類が何千年もたたいてきた天然繊維は紡績(jī)材料の獨(dú)占的な商売をしており、その原因を究明すると、活性を失うことが大きな問題である。現(xiàn)在のUbxは、「超強(qiáng)、高弾性」だけでなく、多くの機(jī)能性タンパク質(zhì)と嵌合することができ、最も重要なのは活性でもある。これらの特質(zhì)は將來(lái)性を無(wú)量にし、特に組織工學(xué)に新たな変化をもたらす可能性がある。これからは柔らかい心臓であろうと硬い骨であろうと、Ubxキメラはすべて「線」を包むことはできない。