JP2003082422A

JP2003082422A - ガリウムの回収方法

Info

Publication number: JP2003082422A
Application number: JP2001276035A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Terajima; 正明寺嶋
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ガリウム含有物質から、低コストで効率よく
ガリウムを回収することを可能にするガリウムの回収方
法を提供すること。【解決手段】ガリウム含有物質とメタロチオネインま
たはその変異体とを接触させて、ガリウムを当該メタロ
チオネインまたはその変異体に吸着させる工程を含む、
ガリウムの回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタロチオネイン
またはその変異体を用いることを特徴とするガリウムの
回収方法に関する。より詳細には、本発明は、メタロチ
オネインまたはその変異体にガリウムを吸着させること
を特徴とするガリウムの回収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガリウム（Ｇａ）は亜鉛やアルミニウム
の製錬副産物として微量得られる金属元素で、半導体に
多く使用されている。半導体分野では９９，９９９９％
以上に精製された高純度ＧａがＧａＡｓ，ＧａＰ製造に
使用され、これらは発光ダイオード、ＩＣ、ＬＳＩなど
に利用されている。

【０００３】従来、Ｇａを微量に含む溶液からＧａを選
択的に分離、濃縮する方法として、イオン交換法、溶媒
抽出法等がある。イオン交換法としては、例えば、特開
昭５８−４２７３７号公報に開示の方法が知られてい
る。この方法は、キレート性イオン交換樹脂を用い、Ｇ
ａ含有のアルミニウム塩溶液からＧａを回収するもので
ある。また、例えば、特開平２−６３２８号公報に開示
の方法が知られている。この方法は、キレート性イオン
交換樹脂を用い、バイヤー液からＧａを回収するもので
ある。

【０００４】溶媒抽出法としては、特開平１−２７５４
２８号公報に開示の方法が知られている。この方法は、
キレート性の芳香族ジオールを用いて、多量のＡｌ³⁺が
存在するＧａ溶液から選択的にＧａを有機溶媒に抽出す
るものである。

【０００５】しかしながら、前記イオン交換法は、回収
するＧａの量に関係なく樹脂塔等の大掛かりな設備が必
要となる。また、鉄、アルミニウム等の不純物が多量に
存在する場合は、あらかじめ除いておかないと、樹脂の
分離効率が悪くなるだけでなく、樹脂塔の閉塞等の問題
が生じる。

【０００６】また、溶媒抽出法においては、反応に必要
な有機キレート剤、有機溶媒の使用が多く、これらのラ
ンニングコストの他に、安全面から防曝設備が必要とな
り、このために初期投資として非常にコスト高になる問
題点があった。また、キレート剤による捕集の場合、キ
レート剤が高価であるだけでなく、キレート剤の脱着が
難しいためにこれを最終的には燃焼してガリウムを捕集
する必要があり、結果として高コストになってしまう。

【０００７】このように、従来のいずれの方法も、高コ
ストという問題があり、低コストで微量のＧａを回収す
る方法を開発することが望まれていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点を解消することを解決すべき課題とす
る。即ち、本発明は、ガリウム含有物質から、低コスト
で効率よくガリウムを回収することを可能にするガリウ
ムの回収方法を提供することを解決すべき課題とする。

【０００９】本発明者らは上記課題を解決するために鋭
意検討した結果、カドミウム、銅、亜鉛などの重金属に
対する吸着能を有することが知られていたメタロチオネ
インを吸着剤として用いることによってガリウムを効率
よく回収できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１０】即ち、本発明によれば、ガリウム含有物質
とメタロチオネインまたはその変異体とを接触させて、
ガリウムを当該メタロチオネインまたはその変異体に吸
着させる工程を含む、ガリウムの回収方法が提供され
る。

【００１１】本発明の方法では好ましくは、ガリウム含
有物質と、固相担体に固定化したメタロチオネインまた
はその変異体とを接触させる。本発明の方法では好まし
くは、ｐＨ６〜７の範囲の条件下においてガリウム含有
物質とメタロチオネインまたはその変異体とを接触させ
る。本発明の方法では好ましくは、メタロチオネインま
たはその変異体に吸着させたガリウムをｐＨ５以下の緩
衝液を用いて溶出することにより回収する。本発明の方
法では好ましくは、メタロチオネインまたはその変異体
１分子当たり約２０分子のガリウムイオンが結合する。
本発明の別の側面によれば、メタロチオネインまたはそ
の変異体から成るガリウム吸着剤が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明によるガリウムの回収方法
は、ガリウム含有物質とメタロチオネインまたはその変
異体とを接触させて、ガリウムを当該メタロチオネイン
またはその変異体に吸着させる工程を含むことを特徴と
するものである。

【００１３】本発明で用いるガリウム含有物質は、回収
するべきガリウムを含有する限り特に限定されるもので
はないが、液体状態であることが好ましい。本発明の方
法は、ガリウムを微量に含む溶液からガリウムを選択的
に回収するのに適している。

【００１４】本発明の方法では、ガリウムをメタロチオ
ネインまたはその変異体に吸着させることによって、吸
着したガリウムを回収する。メタロチオネインまたはそ
の変異体は固相担体に固定化した状態で使用することが
好ましい。

【００１５】メタロチオネインは、酵母、カビ、植物、
無脊椎動物、脊椎動物等の細胞内に存在するタンパク質
であり、例えば以下の性質によって特徴付けられる。（１）種々の重金属（Ｃｄ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ａｇ
等）と結合し、一分子当たりの金属含有量が高い。（２）低分子量タンパク質である。金属を含まない状態
で、N.crassaでは約３０００、脊椎動物の多くで６００
０〜７０００である。（３）アミノ酸残基Ｃｙｓを多く含む。Ｃｄ、Ｚｎ、Ｃ
ｕ、Ｈｇ、Ａｇ等の重金属はＣｙｓのチオール基を介し
てメタロチオネインと結合している。

【００１６】またメタロチオネインは、¹³ＣｄＮＭＲに
よる分析結果から、２つのクラスターを形成しているこ
とが知られている。Ａクラスターは１１個のＣｙｓが４
原子のカドミウムまたは亜鉛に結合していて、ＭＴのＣ
末端の３１−６１アミノ酸領域にあたり、αドメインと
も言われる。一方、Ｂクラスターは９個のＣｙｓが３原
子のカドミウムまたは亜鉛に結合していて、ＭＴのＮ末
端の１−３０アミノ酸領域に相当し、βドメインと言わ
れている。Ｘ線解析によって、αおよびβドメインは直
径１．５〜２．０ｎｍの球形であることが知られてい
る。

【００１７】生物体の器官や組織から単離精製されたメ
タロチオネインには様々な金属が結合している。例え
ば、ヒトの検死体の肝臓より精製されたメタロチオネイ
ンは亜鉛を多く含み、一方、腎臓ではカドミウムを多く
含むことが知られている。また、実験的にカドミウムや
亜鉛を投与した動物や肝臓や腎臓からは、その金属を多
く含むメタロチオネインが得られることが知られてい
る。

【００１８】現在のところ、メタロチオネインの生物学
的機能としては以下の機能が考えられている。すなわ
ち、メタロチオネインは重金属との結合能を有し、また
重金属、発癌遺伝子産物やストレス刺激によって遺伝子
転写レベルでの発現の制御が行われていることから、重
金属毒性の低減、生体内での金属量の調節が考えられて
いる。あるいは、メタロチオネインにはＣysが多く含ま
れていることから、酸化還元電位の調節、硫黄代謝への
関与が想定されている。

【００１９】一方、メタロチオネインの生物学的な機能
とは別に、その優れた重金属結合能に着目し、例えば環
境汚染物質の原因となる重金属除去を目的としたメタロ
チオネインの利用についても検討されており、遺伝子工
学的手法によるメタロチオネイン生産について様々な試
みがなされている。

【００２０】メタロチオネイン遺伝子の塩基配列につい
ては、ヒトを含む多数の哺乳類や植物、微生物などにお
いて既に報告されている。例えば、ヒト（FEBS letters
82: 247-250, 1977）、マメ（FEBS letters 262: 29-3
2, 1990）、トウモロコシ（FEBS letters 290: 103-10
6, 1991）、ウニ（Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 49
92-4994, 1985）、ヒツジ（Eur. J. Biochem. 174: 417
-424, 1988）、ウサギ（Environ. Health Perspect. 5
4: 93-103, 1984）、ハムスター（Nucleic Acid Res. 1
1: 901-910, 1983）、サル（Appl. Environ. Microbio
l. 53:204-207, 1987））マウス（J. Biochem. 89: 183
9-1845, 1981）コムギ（Eur. J. Biochem. 209: 971-97
6, 1992）、酵母（Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 33
32-3336, 1984）、などの報告がある。

【００２１】また、クローニングされたメタロチオネイ
ン遺伝子は、大腸菌、酵母などで組換えタンパク質とし
て生産されている。例えば、大腸菌における直接発現の
例としてはAppl. Environ. Microbiol. 53:204-207,198
7に記載があり、メタロチオネイン遺伝子の全合成を行
い、大腸菌でβ−ガタクトシダーゼとの融合発現し、得
られたメタロチオネインが金属結合活性を示すことが報
告されている（J. Ferment. Bioeng. 77(2):113-118, 1
994 ）。その他にも、大腸菌によるメタロチオネインの
発現例は幾つか報告されている（例えば、J. Biochem.
104:924-926, 1988; Biochem. Biophys. Acta. 951:230
-234, 1988; J. Biochnol. 8:207-220,1988; Gene 83:9
5-103, 1989; Biochem. Biophys. Acta. 1048:178-186,
1990）。

【００２２】さらに、例えばA.Arsenievらの論文（J. M
ol. Biol., 201, 637-657(1988)）にはウサギ肝臓由来
のメタロチオネインの三次元構造が明らかにされている
のを始め、多くの哺乳類由来のメタロチオネインの三次
元構造が知られている。

【００２３】なお、W.E.Rauserの総説（Cell Biol. Bio
phys., 31, 19-48(1999)）に記載されているようにメタ
ロチオネインがカドミウム、銅、亜鉛などの重金属に対
する吸着能を有することは知られているが、ガリウムに
対する吸着能を有することはこれまで報告されていな
い。

【００２４】本発明で用いるメタロチオネインとして
は、ガリウムに対する吸着能を有する限りは任意のもの
を使用することができ、上記したヒト、マメ、トウモロ
コシ、ウニ、ウマ、ヒツジ、ウサギ、ハムスター、サ
ル、マウスなどのメタロチオネインを使用することがで
きる。

【００２５】本発明では、上記した動物または植物など
の生物に由来する天然体（野生型）のタンパク質のアミ
ノ酸配列に変異を加えた変異体のメタロチオネインを使
用することもできる。このような変異体のメタロチオネ
インを設計及び作製することによって。ガリウムに対す
る吸着能を所望により改善することも可能である。

【００２６】変異体のメタロチオネインとしては、具体
的には天然体（野生型）のメタロチオネインのアミノ酸
配列において１から複数個のアミノ酸が欠失、付加及び
／または置換されているアミノ酸配列を有するタンパク
質が挙げられる。本明細書において、「１から複数個の
アミノ酸が欠失、付加及び／または置換されているアミ
ノ酸配列」とは、例えば１〜２０個、好ましくは１〜１
５個、より好ましくは１〜１０個、さらに好ましくは１
〜５個、特に好ましくは１〜３個の任意の数のアミノ酸
が欠失、付加及び／または置換されているアミノ酸配列
のことを言う。

【００２７】本発明で用いるメタロチオネインの入手及
び製造方法は特に限定されず、天然由来のタンパク質で
も、化学合成したタンパク質でも、遺伝子組み換え技術
により作製した組み換えタンパク質の何れでもよい。比
較的容易な操作でかつ大量に製造できるという点では、
組み換えタンパク質が好ましい。

【００２８】天然由来のタンパク質を入手する場合に
は、該タンパク質を発現している細胞または組織からタ
ンパク質の単離・精製方法を適宜組み合わせて単離する
ことができる。化学合成タンパク質を入手する場合に
は、例えば、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボ
ニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の化
学合成法に従って本発明のタンパク質を合成することが
できる。また、各種の市販のペプチド合成機（例えば、
桑和貿易(米国Advanced Chem Tech社製)、パーキンェル
マージャバン(米国Perkin−Elmer社製)、ファルマシア
バイオテク(スウェーデンPharmacia Biotech社製)、ア
ロカ(米国Protein Technology Instrument社製)、クラ
ボウ(米国Synthecell-Vega社製)、日本パーセプティブ
・リミテッド(米国PerSeptive社製)、島津製作所等）を
利用して所望のタンパク質を合成することもできる。

【００２９】メタロチオネインまたはその変異体を組み
換えタンパク質として産生するには、メタロチオネイン
をコードする塩基配列を有するＤＮＡまたはその変異体
を入手し、これを好適な発現系に導入することにより組
み換え体のメタロチオネインを製造することができる。

【００３０】公知の塩基配列を有するメタロチオネイン
遺伝子またはその変異遺伝子の取得、組み換え発現ベク
ターおよび形質転換体の作成、並びにそれを用いた組み
換えタンパク質の産生は、当業者に公知であり、例え
ば、Sambrook,J.等(1989)Molecular Cloning,A Laborat
ory Manual,Cold Spring Harbor Press,Planview NY及
びAusubel,F.M.等Current Protocol in Molecular Biol
ogy,John Wiley &Sons,New York NYに記載の方法に準じ
て行うことができる。

【００３１】具体的には、上記したメタロチオネイン遺
伝子またはその変異遺伝子を含む組換え発現ベクターを
宿主細胞に導入して細胞を形質転換し、この形質転換細
胞の産生するメタロチオネインを単離精製すればよい。

【００３２】本発明で用いるメタロチオネイン遺伝子
は、ヒト、サル、マメ、トウモロコシ、ウニ、ウマ、ヒ
ツジ、ウサギ、ハムスター、サル、マウス、コムギ、N.
crassa、酵母、ニジマス、サル、ヒト等の公知の遺伝子
を用いることができる。特に、サルやヒト等の哺乳類の
遺伝子は公知のｃＤＮＡ等を含む配列を用いることがで
きる。例えば、サルの場合には、サルメタロチオネイン
IIｃＤＮＡ（Appl. Environ. Microbiol. 53:204-207,
1987）、ヒトの場合には、後記の実施例に示したＤＮＡ
を用いることができる。また、これらの公知の配列を基
に作成したプローブを用いて既存のゲノムライブラリ
ー、ｃＤＮＡライブラリーをスクリーニングすることに
より、目的とするメタロチオネイン遺伝子またはそのｃ
ＤＮＡを得ることもできる。

【００３３】上記したメタロチオネイン遺伝子の発現ベ
クターへの挿入は、常法により行うことができる。ま
た、発現ベクターは宿主細胞の種類に応じて適宜なもの
を選択することができる。作成した組換えベクターは、
公知の方法により宿主細胞に導入し、形質転換された宿
主細胞を選択する。宿主細胞として大腸菌を使用する場
合は、発現ベクターとしてはプラスミドベクターを使用
することができ、プラスミドの保有する薬剤耐性遺伝子
を用いて形質転換細胞を選択することができる。

【００３４】発現ベクター／宿主細胞の組み合わせの具
体例としては、組換えバクテリオファージ、プラスミド
或いはコスミドＤＮＡ発現ベクターで形質転換した細
菌、酵母発現ベクター（α因子、アルコールオキシダー
ゼ及びＰＧＨのような構成的或いは誘導的プロモーター
を含むベクターなど）で形質転換した酵母、ウイルス発
現ベクター（例えばバキュロウイルス）を感染させた昆
虫細胞系、ウイルス発現ベクター（例えばカリフラワー
モザイクウイルスCaMV由来、タバコモザイクウイルスTM
V由来など）をトランスフェクトした植物細胞又は動物
細胞、あるいは細菌の発現ベクター（例えばTi、或いは
pBR322プラスミド）で形質転換した植物細胞または動物
細胞系などが挙げられる。大腸菌などの細菌系では、メ
タロチオネインの発現のために多数の発現ベクターを選
択することができ、例えば、Bluescriptベクター（Stra
tagene）、pINベクター（Van Heeke,G.及びS.M.Schuste
r（1989）J.Biol.Chem.264:5503-5509）、pGEXベクター
（Promage、Madison WI）などが挙げられる。

【００３５】メタロチオネインをコードする遺伝子を含
む発現ベクターで形質転換された宿主細胞は、メタロチ
オネインを細胞培地で発現させ、そこから回収するのに
適した条件下で培養することができる。組換え体細胞に
より生成されるタンパク質は、用いられる配列及び／ま
たはベクターに応じて、細胞内に分泌、つまり細胞内に
含まれるようにすることができる。また、メタロチオネ
インをコードするＤＮＡを含む発現ベクターを、細胞膜
を通してメタロチオネインを細胞外に分泌させるシグナ
ル配列を含むように設計することもできる。

【００３６】メタロチオネインをコードする遺伝子を、
可溶性タンパク質の精製を容易にするポリペプチドドメ
インをコードするヌクレオチド配列に結合することがで
きる。そのような可溶性タンパク質の精製を容易にする
ポリペプチドドメインとしては、例えば、固定化金属上
での精製を可能にするヒスチジントリプトファンモジュ
ールのような金属キレートペプチド、固定化免疫グロブ
リン上での精製を可能にするプロテインＡドメインなど
挙げられる。あるいは、メタロチオネインはマルトース
との融合タンパク質の形で宿主内部に合成し、破砕した
菌体から該融合タンパク質をアミロースかラムを用いて
分離精製することもでき、これは本発明の好ましい態様
の一つである。

【００３７】本発明においては、好ましくは、固相担体
に固定化したメタロチオネインまたはその変異体にガリ
ウム含有物質を接触させる。固相担体としては、メタロ
チオネインまたはその変異体を固定化できるものであれ
ば任意のものを使用でき、メタロチオネインまたはその
変異体のガリウム吸着能に有意な悪影響をもたらさない
ものが好ましい。固相担体の具体例としては、キトパー
ル樹脂、セファロース樹脂（アマーシャムファルマシ
ア）、アフィゲル樹脂（バイオラッド）、セルロファイ
ン樹脂（生化学工業）、Toyonite樹脂（東洋電化工業）
などのタンパク質固定化用樹脂を使用することができ
る。

【００３８】メタロチオネインまたはその変異体はガリ
ウム吸着剤として使用可能であり、当該ガリウム吸着剤
も本発明の範囲内である。メタロチオネインまたはその
変異体をガリウム吸着剤として使用する場合、上記した
タンパク質固定化用樹脂に固定化した状態で使用するこ
とが好ましい。

【００３９】メタロチオネインまたはその変異体にガリ
ウム含有物質を接触させる方法は特に限定されない。例
えば、上記したようにメタロチオネインまたはその変異
体を固定化したタンパク質固定化用樹脂をカラムに充填
し、このカラムにガリウム含有物質（好ましくは液体）
を流すことにより、メタロチオネインまたはその変異体
にガリウムを吸着させることができる。

【００４０】本発明においては、ｐＨ６〜７の範囲、特
に好ましくはｐＨ６．５付近の条件下においてガリウム
含有物質とメタロチオネインまたはその変異体とを接触
させることが好ましい。そのためには、ガリウム含有液
体のｐＨを上記範囲に調整してから、メタロチオネイン
またはその変異体に接触させればよい。

【００４１】次いで、ガリウムが吸着したメタロチオネ
インまたはその変異体からガリウムを溶出させることに
よりガリウムを回収することができる。ガリウムの溶出
は、好ましくはｐＨ５以下、好ましくはｐＨ２〜５の緩
衝液を用いて行うことができる。なお、上記した吸着操
作及び脱着操作の温度は５〜８０℃の温度範囲で行うこ
とができる。

【００４２】メタロチオネインにおけるカドミウムの結
合サイトについては既に立体構造の解析から明らかにさ
れている（J. Mol. Biol., 201, 637-657(1988)）。即
ち、メタロチオネインのアミノ酸側鎖のＳＨ基からなる
サイトでメタロチオネイン1分子あたり７分子のカドミ
ウムイオンが結合することが判明している。一方、メタ
ロチオネインに対するガリウムイオンの吸着は、以下の
実施例の結果からも明らかな通り、カドミウムイオンの
吸着とは以下の点で異なる。（１）メタロチオネイン1分子あたりのガリウムイオン
の結合分子数は約２０分子である；（２）メタロチオネイン分子のＳＨ基を酸化した状態で
もガリウムイオンは結合できる；

【００４３】一方、金属イオンと配位原子の錯形成に関
する理論の一つとして、R.G.PearsonのHSAB理論（J. A
m. Chem. Soc., 85, 3533-3539(1963)）が知られてい
る。この理論は、金属イオンの配位子への結合特性の違
いから金属イオンをＯ、Ｎ原子と配位し易い“固い酸”
とＳ、Ｐ原子と配位しやすい“やわらかい酸”に分類し
たもので、カドミウムは“やわらかい酸”、ガリウム
は"固い酸"に分類されるというものである。

【００４４】上記した実施例の結果とHSAB理論とを併せ
て考慮すると、ガリウムイオンはメタロチオネインのア
ミノ酸側鎖のＮ、Ｏ原子から構成されるサイトに結合す
るものと結論づけられる。この結合位置は一般に知られ
ているメタロチオネインのカドミウム結合サイトとは全
く異なるものであり、メタロチオネインとカドミウムと
の結合の機構と、メタロチオネインのガリウムの結合の
機構は全く異なる別個の現象である。以下の実施例によ
り本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は
実施例によって限定されるものではない。

【００４５】

【実施例】実施例１：メタロチオネインマルトース融合
タンパク質（pmal-MT）の作製ヒトのメタロチオネイン遺伝子（配列表の配列番号１）
を４つの区分に分け、それぞれの配列と同等な配列を持
つオリゴヌクレオチドを８種類合成した（配列表の配列
番号２から９）（図１を参照）。マルト−ス結合タンパ
ク質を含むプラスミドベクターを制限酵素Xmn IとHind
IIIで切断し、ベクターフラグメントを精製した。8本の
オリゴヌクレオチドをリン酸化した後、それぞれ相補的
なオリゴヌクレオチドのペアをアニーリングして４本の
２本鎖DNA断片を作製した。４本の２本鎖DNA断片とベク
ターフラグメントを混合し、ライゲーションを行って、
大腸菌JM109に形質転換した。メタロチオネイン遺伝子
を含むプラスミドは制限酵素マッピングによりスクリー
ニングした。目的の遺伝子を含む大腸菌を培養しIPTGに
よる誘導によりヒトメタロチオネインマルトース融合タ
ンパク質（pmal-MT）を大腸菌内部に合成させた。菌を
遠心分離により回収した後、超音波照射により菌を破砕
した。破砕した菌からpmal-MTをアミロースカラム（New
EnglandBioLabs社製）を用いて分離精製した。実験操
作はNew England BioLabs社提供のマニュアルに従っ
た。

【００４６】実施例２：pmal-MTの樹脂への固定化精製したpmal-MTをスクシンイミド活性化キトパール樹
脂（富士紡績製）に固定化した。固定化は富士紡績の推
奨する方法に従い、1.5mg/g wet resinの固定化量を得
た。具体的には、キトパール樹脂を0.01N塩酸で洗浄し
た後、20 mM HEPES緩衝液(pH 7.1)により洗浄した。グ
ラスフィルターを用いて回収したキトパール樹脂をタン
パク質溶液に加え、25℃で一晩振とうした。タンパク質
溶液を分離した後、キトパール樹脂を0.01Nトリス緩衝
液(pH 7.4)に入れ、25℃で1時間振とうして残存する活
性基のブロッキングを行った。固定化した樹脂はガラス
製カラム（内径1.4cm、長さ10cm（ゲル充填高さ4cm））
に充填して、吸着分離実験を行った。

【００４７】実施例３：吸着分離実験（Ａ）方法（１）所定のpHに調製した20mM MES緩衝液（NaCl 20 m
M, 2-メルカプトエタノール10mM含有）でカラムを十分
に洗浄した後、所定濃度（0.01〜1.0mM）のガリウム
（本発明）又はカドミウム（比較例）を含む上記緩衝液
を0.5ml/minの流速で60ml流した。（２）MES緩衝液で十分に洗浄した後、pH2.0に調製した
MES緩衝液を流し、流出液を10mlずつ分画した。（３）カラムをMES緩衝液により洗浄、再平衡化した。（４）分画した試料中に含まれるガリウム濃度を原子吸
光あるいは炎光分析により測定した。吸着分離実験によ
り回収された全重金属量を吸着量とした。

【００４８】（Ｂ）結果（１）ガリウムイオン吸着に及ぼすpHの影響図２に吸着時のガリウム含有MES緩衝液のpHがpmal-MT固
定化樹脂への吸着量に及ぼす影響を示した。ガリウムイ
オンは非常に狭いpH範囲（最適pH6.5）でpmal-MTに吸着
することが示された。対照としたタンパク質を固定化し
ていないキトパール樹脂、マルトース結合タンパク質
（pmal）だけを吸着したキトパール樹脂にもガリウムは
若干吸着するが、pmal-MT固定化樹脂でみられたような
特定のpH領域での吸着量の増加は見られなかった。一
方、図５には、比較としてカドミウム含有MES緩衝液を
用いた場合におけるpHがpmal-MT固定化樹脂への吸着量
に及ぼす影響を示した。カドミウムイオンの吸着の最適
pHはpH5.2であり、ガリウムの場合とは異なる挙動を示
した。

【００４９】（２）ガリウムイオンの吸着等温線最適なpH6.5において種々のガリウム濃度に対する吸着
量を求め、図３に示した。対照としたタンパク質を固定
化していないキトパール樹脂、マルトース結合タンパク
質（pmal）だけを吸着したキトパール樹脂にもガリウム
は若干吸着するが、pmal-MT固定化樹脂での吸着量に比
べると小さかった。両者を差し引いたpma-MTS部分への
吸着量のガリウム濃度依存性を図４に示した。図４中の
実線はラングミュア式による計算値であり、ガリウムの
pmal-MTへの吸着はラングミュア型であることが明らか
となった。pmal-MT１分子あたり約20分子のガリウムを
吸着できることが明らかになった。また、作製したpmal
-MT固定化樹脂は１０ヶ月に渡って吸着能を失うことな
く使用できた。

【００５０】ガリウムイオンの代わりにカドミウムイオ
ンを用いた場合についても同様に、最適なpH5.2におい
て種々のカドミウム濃度に対する吸着量を求め、図６に
示した。図６の結果から、pmal-MT１分子あたり約８分
子のガリウムを吸着できることが明らかになった。

【００５１】

【発明の効果】本発明の方法によれば、ガリウムの吸着
・脱着の操作が容易であり、低コストでガリウムを回収
することが可能となる。

【００５２】

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Mitsubishi Chemical Corporation <120> A method for recovering gallium <130> A11374MA <160> 9

【００５３】 <210> 1 <211> 189 <212> DNA <213> Human <400> 1 atg gat ccc aac tgc tcc tgc gcc gcc ggt gac tcc tgc acc tgc gcc 48 Met Asp Pro Asn Cys Ser Cys Ala Ala Gly Asp Ser Cys Thr Cys Ala 1 5 10 15 ggt tcc tgc aaa tgc aaa gag tgc aaa tgc act tcg tgc aag aaa agc 96 Gly Ser Cys Lys Cys Lys Glu Cys Lys Cys Thr Ser Cys Lys Lys Ser 20 25 30 tgc tgc tcc tgc tgc cct gtg ggc tgt gcc aag tgt gcc caa ggc tgc 144 Cys Cys Ser Cys Cys Pro Val Gly Cys Ala Lys Cys Ala Gln Gly Cys 35 40 45 atc tgc aaa ggg gcg tcg gac aag tgc agc tgc tgc gcc tga taa 189 Ile Cys Lys Gly Ala Ser Asp Lys Cys Ser Cys Cys Ala 50 55 60

【００５４】 <210> 2 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic ＤＮＡ <400> 2 atggatccca actgctcctg cgccgccggt gactcctgca cctgcgcc 48

【００５５】 <210> 3 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic ＤＮＡ <400> 3 ggaaccggcg caggtgcagg agtcaccggc ggcgcaggag cagttgggat ccat 54

【００５６】 <210> 4 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 4 ggttcctgca aatgcaaaga gtgcaaatgc acttcgtgca agaaaagc 48

【００５７】 <210> 5 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 5 gcagcagctt ttcttgcacg aagtgcattt gcactctttg catttgca 48

【００５８】 <210> 6 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 6 tgctgctcct gctgccctgt gggctgtgcc aagtgtgccc aaggctgc 48

【００５９】 <210> 7 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 7 gcagatgcag ccttgggcac acttggcaca gcccacaggg cagcagga 48

【００６０】 <210> 8 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 8 atctgcaaag gggcgtcgga caagtgcagc tgctgcgcct gataa 45

【００６１】 <210> 9 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA <400> 9 agctttatca ggcgcagcag ctgcacttgt ccgacgcccc ttt 43

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ヒトのメタロチオネイン遺伝子の配列
とヒトメタロチオネインマルトース融合タンパク質（pm
al-MT）の構築を示す。

【図２】図２は、吸着時のガリウム含有MES緩衝液のpH
がpmal-MT固定化樹脂への吸着量に及ぼす影響を示す。

【図３】図３は、pH6.5において種々のガリウム濃度に
対する吸着量を示す。

【図４】図４は、pma-MTS部分への吸着量のガリウム濃
度依存性を示す。

【図５】図５は、吸着時のカドミウム含有MES緩衝液のp
Hがpmal-MT固定化樹脂への吸着量に及ぼす影響を示す。

【図６】図６は、pH5.2において種々のカドミウム濃度
に対する吸着量を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガリウム含有物質とメタロチオネインま
たはその変異体とを接触させて、ガリウムを当該メタロ
チオネインまたはその変異体に吸着させる工程を含む、
ガリウムの回収方法。
【請求項２】ガリウム含有物質と、固相担体に固定化
したメタロチオネインまたはその変異体とを接触させ
る、請求項１に記載のガリウムの回収方法。
【請求項３】ｐＨ６〜７の範囲の条件下においてガリ
ウム含有物質とメタロチオネインまたはその変異体とを
接触させる、請求項１または２に記載のガリウムの回収
方法。
【請求項４】メタロチオネインまたはその変異体に吸
着させたガリウムをｐＨ５以下の緩衝液を用いて溶出す
ることにより回収する、請求項１から３の何れかに記載
のガリウムの回収方法。
【請求項５】メタロチオネインまたはその変異体１分
子当たり約２０分子のガリウムイオンが結合する、請求
項１から４の何れかに記載のガリウムの回収方法。
【請求項６】メタロチオネインまたはその変異体から
成るガリウム吸着剤。