イガイ接着タンパク質

イガイ接着タンパク質とは

イガイ接着タンパク質（MAP）は、イガイが岩などに付着する際に用いる接着剤の主成分です。このタンパク質は、水に強い接着力を持ち、ガラス、プラスチック、金属、木材など多様な素材に結合することができます。また、無毒で生分解性があり、生体への適合性が高いことから、医療分野での応用が期待されています。

発見の歴史

イガイの接着現象は古くから知られていましたが、その接着を担う分子の特定には長い時間がかかりました。1981年、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のウェート教授が、ヨーロッパイガイの接着物質がL-ドーパとヒドロキシプロリンを豊富に含むポリフェノールタンパク質であることを発見しました。1983年には、このタンパク質の詳細な構造が解明され、アミノ酸配列の繰り返し構造が接着の鍵を握っていることが明らかになりました。この発見が、イガイ接着タンパク質の研究を大きく進展させました。

接着モチーフ

ヨーロッパイガイのイガイ接着タンパク質に見られる「Ala-Lys-Pro-Ser-Tyr-Hyp-Hyp-Thr-Dopa-Lys」という10個のアミノ酸からなるデカペプチドは、接着機能の中心的な役割を担うと考えられています。このモチーフは、他の生物種のイガイ接着タンパク質にも類似した構造が見られます。例えば、ムラサキイガイやイガイのcDNA塩基配列を調べたところ、同様の接着モチーフが存在することが確認されています。

イガイ接着タンパク質の命名規則

イガイ接着タンパク質は、かつては「mussel foot proteins (mfps)」、「Mytilus edulis foot protein-1 (mefp-1)」、「polyphenolic protein」など様々な名称で呼ばれていました。しかし、生物種によってアミノ酸配列が異なるため、混乱を避けるために、2008年にウェート教授が新しい命名規則を提案しました。この規則では、「gsfps」という形式で命名し、「gs」にはイガイの学名の頭文字、「fp」は足糸タンパク質を意味し、「s」には発見順に数字を付与します。例えば、ヨーロッパイガイの接着タンパク質は「mefp-1」、ムラサキイガイの接着タンパク質は「mgfp-1」となります。イガイの接着タンパク質は「mcfp-1」です。

付着メカニズム

イガイは、海中で岩や様々な素材に強力に付着します。そのメカニズムは複雑で、単一のタンパク質ではなく、複数のタンパク質と化学反応が関与していると考えられています。ヨーロッパイガイでは、Mefp-1からMefp-6までの6種類のイガイ接着タンパク質と、プロキシマルコラーゲン、PMTP-1、ポリフェノール酸化酵素を含む計11種類のタンパク質が付着に関わることが報告されています。しかし、これらのタンパク質がどのように相互作用し、接着を引き起こしているのか、詳細はまだ解明されていません。

応用例

イガイ接着タンパク質の高い接着力と生体適合性に着目し、様々な分野での応用研究が進められています。例えば、医療分野では、眼科、歯科、骨折、筋肉、神経などの修復材や接着剤としての利用が期待されています。また、細胞培養器材や、船舶への海洋生物の付着を防ぐためのコーティング剤としての開発も進められています。これらの応用により、医療や産業分野において大きな貢献が期待されています。

まとめ

イガイ接着タンパク質は、自然界が生み出した驚異的な接着力を持つタンパク質です。その構造やメカニズムの解明は、様々な分野での応用につながる可能性を秘めています。今後の研究によって、更なる機能解明と実用化が進むことが期待されます。

参考文献

Holten-Andersen N, Waite JH (Aug 2008). “Mussel-designed Protective Coatings for Compliant Substrates”. Journal of Dental Research 87 (8): 701-709.
Silverman HG, Roberto FF (Nov 2007). “Understanding marine mussel adhesion”. Mar Biotechnol (NY) 9 (6): 661-681.
岡本忠「最近の接着性タンパク質研究の進歩」『近畿大学農学部紀要』第25号、近畿大学農学部、1992年1月、61-68頁

関連項目

細胞接着分子
en:Biomimetic_antifouling_coating#mussel_adhesive_protein

外部リンク

adhesive protein, mussel - MeSH（英語）

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