Home研究成果(プレスリリース)研究成果(プレスリリース)2016当サイトは、Javascriptを使用しています。Javascriptを無効にして閲覧した場合、コンテンツが正常に動作しないおそれやページが表示されない場合があります。当サイトをご利用の際には、Javascriptを有効にして閲覧下さい。与える影響を明らかにしました。シルクは軽くて丈夫であり、生体適合性と生分解性を持つ優れた材料特性から広く注目を集めています。シルクはその系統由来によって材料特性が変わりますが、その違いをもたらす因子は今のところ同定されていません。国際共同研究グループは家畜化された蚕(家蚕[1])と野生の蚕(野蚕[2])の種々の繭糸の材料特性を評価しました。熱重量分析[3]と示差走査熱量分析[4]を行った結果、野蚕のシルクは家蚕よりも熱的分解温度が30°C程度向上し、より高温に強いことが分かりました。引張試験[5]の結果、野蚕では降伏点[6]が観察されました。放射光を用いたX線散乱法[7]によって、野蚕の場合、結晶子[8]の大きさが家蚕よりも大きいことが分かりました。各種蚕を構成するアミノ酸配列を解析した結果、家蚕のアミノ酸配列はグリシンを交互に含むユニットが結晶領域と非晶領域の決定要因である一方、野蚕の場合はアラニンの連続配列が結晶領域を規定していることが分かりました。国際共同研究グループは、野蚕の熱的安定性について、アラニン連続配列の含有量が多いほど熱分解温度が向上する傾向にあることを示しました。機械的性質については、側鎖が嵩高いアミノ酸が多くなるほど機械的強度は低下する一方で、グリシンを多く含む領域の比率が多いほど機械的強度が向上することを見出しました。本研究によってシルクのアミノ酸配列と物性の関係性が明確になったことで、優れた材料特性を持つシルクの産業利用への貢献、さらには天然のシルクを超えた物理的性質を持つ人工シルクへの作製へとつながることが期待されます。プログラム(ImPACT)「超高機能構造タンパク質による素材産業革命」(研究開発責任者:沼田圭司)の支援を受けて実施されました。文部科学省ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP,RR2002)“カイコ遺伝資源”より試料提供を受けています。Reports』(6月9日付け:日本時間6月9日)に掲載されます。蚕が自然界で生活する上で、繭は外部からの攻撃や温度・湿度変化から自身を保護するために欠かせないものです。我々人間は古くからシルクを繊維として用いて、その美しい光沢を利用した織物を製造してきました。近年ではシルクの軽量かつ丈夫で、生体適合性と生分解性を持つという性質に注目が集まり、構造材料や医療材料として利用するための研究開発が進められています。シルクは、繊維、ハイドロゲル[9]、フィルム、スポンジにも加工可能であるため、再生医療[10]やドラッグデリバリーシステム[11]への使用も検討されています。一方で、シルクのアミノ酸配列の具体的にどの領域が、熱的性質や機械的性質に影響を及ぼすのか、詳細は分かっていません。今後シルクを材料として利用するためにも、詳細の解明が望まれていました。国際共同研究グループは、家蚕から4種類、野蚕から10種類、計14種類の繭糸を用いて実験を行いました(図1)。(文部科学省ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP,RR2002)“カイコ遺伝資源”)から蚕繭の分譲を受けています。熱重量分析および示差走査熱量分析を行ったところ、野蚕は家蚕よりも熱分解温度が30°Cほど向上しており、より高温に強いことが分かりました。引張試験では、野蚕の場合、家蚕よりも明確な降伏点が観察されました(図2)。SPring-8[12]の理研ビームライン(BL45XU)でX線散乱実験を行ったところ、野蚕は家蚕と比べて結晶子のサイズが1ナノメートル(10億分の1メートル)程度大きいことが分かりました。これは、家蚕の場合、グリシンを交互に含む繰り返し配列によって結晶領域が構成されている一方で、野蚕の場合、アラニンの連続配列によって結晶領域が形成されていることの違いと考えられます。アミノ酸配列と熱的安定性の関係を調べた結果、アラニンの連続配列の含有率が大きいほど、熱的安定性が高くなる傾向があることが分かりました(図3)。アミノ酸配列について、嵩高い側鎖を持つアミノ酸を多く含む種類の蚕は機械的強度が弱いことが分かりました。グリシンを交互に含む領域の含有率が高いほど機械的強度が向上することが分かりました。化石燃料の枯渇と地球環境保護の観点から、石油代替材料の推進が望まれています。軽量で丈夫でありながら生体適合性と生分解性を持つシルクは、次世代材料として注目されています。及ぼす影響を評価しました。熱的安定性の評価はシルクの熱加工時の温度設定に反映されます。自在に制御した人工シルク材料の創製につながると期待できます。