JP4972740B2

JP4972740B2 - 合成ペプチド及びその利用

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Publication number: JP4972740B2
Application number: JP2006262120A
Authority: JP
Inventors: 治彦豊原; 雅哉高木; 武士外岡
Original assignee: Kyoto University
Current assignee: Kyoto University
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: JP2008081429A

Description

本発明は、貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）を形成する合成ペプチド及びその利用に関する。

近年、無機成分に有機成分を混在させることによって、新たな機能が発揮できるようにした、いわゆる無機有機ハイブリッド素材の開発が注目されている。無機有機ハイブリッド素材は、ガラスとプラスチックの中間的な特性を有すると予想されており、とくにその特性を活かして、電子材料や医療材料として新規な応用が期待されている。

ところで、貝殻は、炭酸カルシウムの結晶とタンパク質とで構成されていて、軽量でありながら強度が高く、しかも難燃性という優れた特性を備えており、いわば天然の無機有機ハイブリッド素材と言える。

貝殻に関するこの種の先行技術としては、例えば、特許文献１〜３がある。特許文献１および特許文献２は、いずれも真珠層の製造方法に関するものであり、炭酸カルシウムのアラゴナイト結晶で構成された、真珠層様の構造体を得ることができるとしている。特許文献３は、カルシウム塩の結晶化抑制タンパクに関するものであり、そのタンパクをホタテ貝の貝殻から抽出して取得する方法が開示されている。

特開２００３−１２６９６号公報特開２００６−１８５１号公報特開２００６−４２６２８号公報

これまでの無機有機ハイブリッド素材の開発では、シリカなどの無機成分が利用されており、その無機成分に加える有機成分は、ポリアクリル酸や、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸などの化学合成成分に限られているため、そこから創出できる新規な機能にも限界があった。

一方、自然界では、様々な生物によって、優れた無機有機ハイブリッド素材が作り出されている。しかし、生物が無機有機ハイブリッド素材を生み出すメカニズムは、ほとんど解明されておらず、産業的利用が全くなされていないのが実情である。貝殻に関しても、貝殻を構成する成分及びその構造、生成機構等は、貝の種類によっても様々であり、いまだ具体的に特定されるまでには至っていない。先の特許文献１〜３でも、天然成分から特定物質を抽出し、その利用可能性を示唆するに止まる。

このような状況の下、本発明者らもまた貝殻の生成機構について研究を行っていたところ、その研究過程において、炭酸カルシウムの結晶化に関わる特殊なタンパク質を見出し、それによって、貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）、換言すれば、天然の無機有機ハイブリッド素材が形成できる新規な合成ペプチドを創作した。

すなわち、本発明は、貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）が形成できる新規な合成ペプチド、およびその利用方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明は、Ｇｌｙ−Ｐｒｏで表されるアミノ酸配列を含み、グリシン（Ｇｌｙ）と、プロリン（Ｐｒｏ）と、アスパラギン酸（Ａｓｐ）と、チロシン（Ｔｙｒ）と、で構成されていることを特徴とする合成ペプチドである。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の合成ペプチドにおいて、４個〜２０個のアミノ酸で構成されるアミノ酸配列からなる合成ペプチドである。

請求項３記載の本発明は、請求項２記載の合成ペプチドにおいて、配列表の配列番号１に表される合成ペプチドである。

請求項４記載の本発明は、請求項２記載の合成ペプチドにおいて、配列表の配列番号６に表される合成ペプチドである。

請求項５記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の合成ペプチドと、炭酸イオン含有溶液と、カルシウムイオン含有溶液と、を混合することを特徴とする貝殻様炭酸カルシウム結晶の製造方法である。

請求項６記載の本発明は、請求項５記載の貝殻様炭酸カルシウム結晶の製造方法であって、合成ペプチドの濃度が、１００μＭ以上に設定されている貝殻様炭酸カルシウム結晶の製造方法である。

請求項７記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の合成ペプチドと、炭酸イオン含有溶液と、カルシウムイオン含有溶液と、を混合して、貝殻様炭酸カルシウム結晶を生成させる工程と、貝殻様炭酸カルシウム結晶を取り出して、粒度を整える整粒工程と、を含む研磨剤の製造方法である。

本発明によれば、入手容易な合成ペプチドを用いて、人工的に貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）を形成することが可能となるため、軽量でありながら強度が高く、しかも難燃性という、新規な特性を備えた無機有機ハイブリッド素材の開発に利用できる。

人工の合成ペプチドを用いるので、貝殻などの天然素材を原料として複雑な処理を経て初めて入手できていた従来法に比べて、極めて簡単に有機成分が入手でき、品質も安定するため、量産化が容易である。工業的にも量産に移行し易く、産業的利用に好適である。

高分子量のタンパク質とは異なり、低分子量のペプチドであるため、化学的安定性に優れ、それだけ利用価値も高い。

複雑な処理を経る必要がなく、極めて簡単な処理で貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）を生成できるため、量産化等への移行も容易に達成でき、短期間での産業的利用が期待できる。

とくに、常温・常圧の条件下で合成でき、特殊な処理条件を必要としないことから、適用範囲が広い。汎用性に富み、製造コストも少なく済むため、建築素材や医療素材、ナノテクノロジーなどの分野に適用でき、様々な用途に利用できる。例えば、研磨剤であれば直にでも実用化可能であり、これまでにない新規な研磨剤を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

本発明者らは、マガキ（Crassostrea gigas）の貝殻形成に関与しているタンパク質を同定することを目的として研究を行った。その過程において、特異的なアミノ酸の繰り返し配列を持つ新規なタンパク質を見出し、同定した。そのタンパク質は、クモの粘着糸のアミノ酸配列に高度に類似するという、特徴を備えていた。以下にその詳細を説明する。

マガキなど、二枚貝の貝殻の主たる構成要素は、炭酸カルシウムである。マガキの殻体（貝殻）は、殻体の外側から内側に向かって順に、殻皮層、稜柱層、葉状層、及びチョーク構造と、それぞれ異なる構造が積層されて構成されている。具体的には、殻皮層は、主に有機基質と呼ばれるタンパク質でできており、石灰化はしていない。稜柱層は、殻の内外方向に沿って柱状に伸びる炭酸カルシウムの結晶で構成されている。葉状層は、細長く薄い板状の炭酸カルシウムの結晶と、シート状の有機基質とが交互に積層されて構成されている。チョーク構造は、薄い板状の炭酸カルシウムの結晶が格子状に組み合わさって構成されている。

このように、一枚の貝殻は、内外に異なる炭酸カルシウムの結晶構造が積層されて形成されており、この積層構造の形成には、貝殻中に０．１〜１０重量％含まれている有機基質というタンパク質が重要な役割を果たしていると考えられている。そこで、この有機基質の同定を目的として研究を行った。

貝殻形成には、貝殻直下に存在する外套膜という組織が重要な役割を果たしていると推測した。そして、その外套膜の辺縁部において特異的に発現する遺伝子をサブトラクション法によりクローニングした。

その結果、得られたｃＤＮＡおよびこのｃＤＮＡにコードされているアミノ酸配列を上下２段に対照状に表示した図を図１に示す。図１の上段が、同定したｃＤＮＡの全長配列であり、下段がそのｃＤＮＡ配列上にコードされているタンパク質（ｏｙＳＬＰ）のアミノ酸配列である。なお、アミノ酸配列は、同定したｃＤＮＡ配列に対し、配列情報解析ソフト：ＤＮＡＳＩＳ（登録商標、日立ソフトウェアエンジニアリング株式会社製）で処理して翻訳した。また、図１におけるアミノ酸は、所定の一文字表記で示してある。

（ｃＤＮＡ）TCACATTAGTTAGTAATCCTTGTCTAACGAAACCACGGGGATGTCGTTACTGTGGTTCTGTGTGCTACTCCTAGTAGCGTCGGTTTGCGGCAACCCTCCCGAGGTCATCAACTTGGGGACACGCTTCATCCCCCGCTATCACAATCAATACTCGGATCTCGTGGCCAGAATACTAAGAGCCCGAGGCATCCGAGTGTACTCGGTCCATGACGTCGGGGCCTTAACATCCACAACATTGAGCAGGCGCTTCTACGGTATCGGTGGGGACTCCTCTCTGGGTCTGGACAATACCTTCGTCAGAAGCTCTGTAGCTACTGGGAGGCCATCCATTACTTACGAGGAATTGTACGGCGGTGTGGATACATCCGATTTACCAGATGCAGCCGTTCCCCTTGTAGGCTCTACTTCGTTTCCTGGGCCATATGGGCCTGAAACAGGCGGACCTGGACCCTATGATCTAGGACCTATAGGAGATGGACCCGGACCATATGGACCTGGGCCCTATGGACCAGGAGACGGACCTGGACCCTATGGTCTGGGGCCAGATGGTGGATCCGGACCCTACGGACCAGGAGACGGACCGGGACCCTATGGTATAGGGCCAGATGGTGGCTCCGGACCCTATGGACCAGGAGACGGACCTGGACCCTATGGTCTAGGGCCAGATGGTGGATCCGGACCCTATGGACCTGAATTAGATGGACCGGGGCCATATGATGCTGGGCTAAGTGGATCTGGACTAAGTGGCTTTGGAACCGCTGGAGTCGAAATCGGTGGATCAGGTCTCTCGACTGCTGGACTTGGAGTAGATCGATTATATGATGAAAGCTATATTAATGGACCCCGCGGGACTGGGTTTGGTGATTTCGGTGGTCTAGATGATGGGTTTTCAACTTCATCGGGTTCTCTACTGACAGGAAGTTCTTCTATCTATCCAAGTACCAACTACGGACCCCTTTCAACAGGAGGTAGATCTTCCGTCTTTACGTCCTATCAGTCGACATCTCCCACATACACCGACTTATACAACAGACGATTCTCATCCGCCGAGCTTGGTGCTGGTGCTGGGATAGGATTAGACGGTGCCCTAGGGTCCGGCTTCTCGGCTACCAGTTCCTTTGTCGATACAACACCTTACTCCGGTTTTTCTAGCGCTGGGGCAGGTTATTCCGATGACTATGGTCTTGACGGTGGCCTAGGATATATGAGGCGCTACAGGAGAACTTACACTCTACCCGGGTACTCGTCTGTTCAACGAAGGATTAGGTATCTTCCGCGTCGTCAGTTCACCACCAGGGTAGTCAATTACCCTCCCACAGTGACCACCTACCAATAAGTCTGGTGCACTGGTCGTTAGACAGGAAGACGCAACTATAAATTCACATCTCTCATTTGTAAATAGACGCCCGAGGTTGAATAAATCATACATGCATTACTGGTAGCCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA、配列番号２。

（ｏｙＳＬＰ）MSLLWFCVLLLVASVCGNPPEVINLGTRFIPRYHNQYSDLVARILRARGIRVYSVHDVGALTSTTLSRRFYGIGGDSSLGLDNTFVRSSVATGRPSITYEELYGGVDTSDLPDAAVPLVGSTSFPGPYGPETGGPGPYDLGPIGDGPGPYGPGPYGPGDGPGPYGLGPDGGSGPYGPGDGPGPYGIGPDGGSGPYGPGDGPGPYGLGPDGGSGPYGPELDGPGPYDAGLSGSGLSGFGTAGVEIGGSGLSTAGLGVDRLYDESYINGPRGTGFGDFGGLDDGFSTSSGSLLTGSSSIYPSTNYGPLSTGGRSSVFTSYQSTSPTYTDLYNRRFSSAELGAGAGIGLDGALGSGFSATSSFVDTTPYSGFSSAGAGYSDDYGLDGLGYMRRYRRTYTLPGYSSVQRRIRYLPRRQFTTRVVNYPPTVTTYQ、配列番号３。

ｏｙＳＬＰのアミノ酸配列について、データベース（ＤＤＢＪ：ＤＮＡＤａｔａＢａｓｅｏｆＪａｐａｎ）における相同性検索ソフト（ＦＡＳＴＡ）を用いて相同性の高いタンパク質を調べたところ、意外にも蜘（クモ）が生成するクモ糸のタンパク質と相同性が高いことがわかった（アメリカジョロウグモのｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍｓｉｌｋｐｒｏｔｅｉｎと４５％の相同性）。そこで、クモ糸のタンパク質について詳細に調べたところ、クモ糸には「ＧＰＧＧ＊（Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−＊）」（＊の部分のアミノ酸は複数存在）というアミノ酸配列が存在することがわかったため、ｏｙＳＬＰのアミノ酸配列中、どの部分がクモ糸と相同性が高いのか比較した。その結果、図１中、矢印線で示す部分が、とくにクモ糸と高い相同性を示す部分であると認められた（配列番号３の１２４〜２２５）。この部分は、とくにＧ（Ｇｌｙ、グリシン）、Ｐ（Ｐｒｏ、プロリン）が多い傾向が認められた（ＧＰｒｉｃｈ領域）。

Ｎ末端側には、シグナルペプチドと呼ばれる配列が存在することも判明した（図１における最上段の下線部分、配列番号３の１〜１８）。このシグナルペプチドは細胞内で合成されたタンパク質が細胞外に分泌される際に必須である。したがってこのことは、今回見出したｏｙＳＬＰは細胞内ではなく、細胞外に分泌されて働くことを示している。

ｏｙＳＬＰが貝殻形成に関与しているか否か、ウエスタンブロット法を用いて検証試験を行い、マガキの貝殻抽出液中にｏｙＳＬＰが存在していることを確認している。したがって、ｏｙＳＬＰは貝殻形成に関して重要な機能を果たしていることが示唆された。

図２は、図１の中から、ｏｙＳＬＰのＧＰｒｉｃｈ領域部分（図１の矢印線で示す部分）を抜き出したものである。上段にそのｏｙＳＬＰのＧＰｒｉｃｈ領域部分を示し、下段に、これに対応するクモ糸のタンパク質を示した。なお、配列中「−」は対応するアミノ酸配列が欠けている部分である。

クモ糸では、先に説明したとおり「ＧＰＧＧ＊」という５個のアミノ酸配列が基本単位になっていると考えられるため、それに基づいて対応する部分を区分けした。そうすると、図２の矢印線で示す「ＧＰＧＤＧＰＧＰＹＧ＊ＧＰＤＧＧＳＧＰＹ（＊の部分はＬまたはＩ）」の２０個のアミノ酸からなる、ほぼ同じアミノ酸配列で構成される３箇所の繰り返し部分が存在することが確認された（配列番号３の１５６〜２１５）。

（ｏｙＳＬＰ２）GPGDGPGPYGLGPDGGSGPY、配列番号４。（ｏｙＳＬＰ３）GPGDGPGPYGIGPDGGSGPY、配列番号５。

ｏｙＳＬＰのＧＰｒｉｃｈ領域において、この繰り返し部分（ｏｙＳＬＰ２および３）が占める比率は大きく、そのアミノ酸配列が貝殻形成に大きく関与していると考えた。

すなわち、Ｄ（Ａｓｐ、アスパラギン酸）は、カルシウムイオンを捕捉して、カルシウムとの結合に重要な役割を果たしていると考えられ、Ｐ（Ｐｒｏ、プロリン）は、タンパク質を折り曲げ、タンパク質構造に重要な役割を果たしていると考えられる。そして、Ｙ（Ｔｙｒ、チロシン）は、チロシンが有するＯＨ基が、結晶の安定化に重要な働きをしていると予想される。したがって、Ｇ（Ｇｌｙ、グリシン）とＰ（プロリン）の連続したアミノ酸配列とＹ（チロシン）とによって安定化したシート状のタンパク質構造が作り出され、Ｄ（アスパラギン酸）がカルシウムイオンを捕捉することによって炭酸カルシウムと結合し、従来の結晶とは全く異なる様々な形態の貝殻様炭酸カルシウム結晶が形成されると考えた。すなわち、Ｇｌｙ−Ｐｒｏで表されるアミノ酸配列を含み、グリシン（Ｇｌｙ）と、プロリン（Ｐｒｏ）と、アスパラギン酸（Ａｓｐ）と、チロシン（Ｔｙｒ）と、で構成される、少なくともこれら４種のアミノ酸を含むポリペプチドであれば、貝殻様炭酸カルシウムを形成することができると考えた。とくに、工業的利用を考慮すれば、アミノ酸数が２０個以下のアミノ酸でアミノ酸配列を構成するのが好ましい。

そこで、Ｇｌｙ−Ｐｒｏで表されるアミノ酸配列からなるペプチドと、アスパラギン酸（Ａｓｐ）と、プロリン（Ｐｒｏ）と、チロシン（Ｔｙｒ）とを組み合わせて短鎖の直鎖状のポリペプチドを人工的に合成し、その合成ペプチドを用いて貝殻様の炭酸カルシウム結晶、すなわち天然の無機有機ハイブリッド素材の製造が可能か否かを確認した。使用した合成ペプチドは、１６個のアミノ酸からなるポリペプチドである（ｏｙＳＬＰ１：GPGPYGPGPYGPGDGP、配列番号１）。合成ペプチドは、配列を指定して所定のメーカーに注文をすれば、簡単に入手することができる。ここでは、シグマアルドリッチジャパン株式会社に上記配列を指定して注文することにより、合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）を入手した。なお、この合成ペプチドは、図２に示すように、ｏｙＳＬＰのＧＰｒｉｃｈ領域部分では、繰り返し部分の先端部分に位置し、ｏｙＳＬＰペプチドと一部重複するものである。

｛合成ペプチドの貝殻形成への関与の確認｝
合成ペプチドの貝殻形成への影響の有無を確認するため、炭酸カルシウムの結晶化への合成ペプチドの影響を調べた。なお、各単位（Ｍ）は、モル濃度（ｍｏｌ／ｌ）を示すものであり、合成ペプチドの濃度は、各反応溶液を混合した後の終液に対するものである。

Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ(ＤＭＳＯ、和光純薬工業株式会社製)に、それぞれ合成ペプチドを溶解して３種の異なる濃度のペプチド溶液を作製し、これらをテストサンプルとした。

炭酸カルシウムの結晶を生成させる反応溶液には、ＮａＨＣＯ_３溶液とＣａＣｌ_２溶液とを使用した。具体的には、ＮａＨＣＯ_３(和光純薬工業株式会社製)を純水に溶解して２０ｍＭのＮａＨＣＯ_３溶液を作製した。ＣａＣｌ_２(ナカライテスク株式会社製)を純水に溶解して２０ｍＭのＣａＣｌ_２溶液を作製した。

コントロールサンプルとして、合成ペプチド溶液を添加していないＤｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ(ＤＭＳＯ)の溶液を実験に供した。

ペプチドの構成内容に関わらず、合成ペプチドが存在するだけで炭酸カルシウムの結晶形成に影響する可能性があるか否かを確認するために、２００μＭの合成ペプチドであるポリアラニン（ｐｏｌｙ−Ａｌａ）を対照サンプルとして実験に供した。

テストは、１００μｌのＮａＨＣＯ_３溶液に、各濃度のテストサンプル２０μｌを加えて混合した。次いで、そこに、１００μｌのＣａＣｌ_２溶液を添加して、分光光度計(株式会社島津製作所:ＵＶｍｉｎｉ１２４０)を用いて、添加から５分間、経時的に５７０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ５７０）を測定し、吸光度の経時変化を比較した。その結果を、図３のグラフに示す。なお、テストサンプルは、合成ペプチドの濃度別にそれぞれ２００、１００、２０μＭとして示してある。

図３のグラフから明らかなように、１００および２００μＭのペプチド溶液では、添加後５分間では吸光度に大きな変化が認められなかった。ペプチド溶液を添加していないコントロールサンプル、２００μＭのポリアラニンを添加した対照サンプル、および２０μＭのペプチド溶液を添加したテストサンプルでは、吸光度に変化が認められた。

以上の結果より、ポリアラニンを添加した対照サンプルでは、コントロールサンプルとほとんど同じ変化を示し、合成ペプチドの存在だけでは炭酸カルシウムの結晶形成に影響しないことがわかった。合成ペプチドを添加したテストサンプルでは、２０μＭでは、コントロールサンプルとほぼ同じ変化を示し、炭酸カルシウムの結晶化に対する影響は認められなかったが、１００および２００μＭでは明らかにコントロールサンプルとは明らかに違う変化が認められ、炭酸カルシウムの結晶化に影響を与えていることが確認された。

また、人工貝殻を形成させるうえで、合成ペプチドの濃度は、１００μＭ以上であれば十分であり、少なくとも１００μＭ〜２００μＭの濃度であれば、安定した効果が得られることが確認できた。

｛合成ペプチドによる貝殻様炭酸カルシウム結晶の形成｝
次に合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）を用いて、貝殻様の炭酸カルシウム結晶を形成することが可能かどうか試験を行った。

具体的には、合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）をＤｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ(ＤＭＳＯ、和光純薬工業株式会社製)に、３ｍｇ／ｍｌの割合で溶解してペプチド溶液を作製し、このペプチド溶液１０μｌを１００μｌのＮａＨＣＯ_３溶液に加えて混合した。次いで、そこに１００μｌのＣａＣｌ_２溶液を添加して混合し、常温で３日間放置した（テストサンプル）。比較対照として、ペプチド溶液を添加せずに同様の処理を行った（コントロールサンプル）。３日間放置後、溶液中に形成された各炭酸カルシウム結晶を１００％エタノールで軽く洗った後、走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所:Ｓ−４５００)にて結晶構造の観察を行った。両サンプルの電子顕微鏡写真を図４ないし図７に示す。図４および図５は、コントロールサンプルであり、図６および図７はテストサンプルである。図４と図６、図５と図７は、それぞれ同じ倍率である。

図４ないし図７から明らかなように、コントロールサンプルは、きれいな立方体形状であるのに対し、テストサンプルは、花びら様の特殊形状をしており、両者の結晶形態は全く相違していた。合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）を添加して得られた炭酸カルシウム結晶について、Ｘ線結晶構造解析を行ったところ、得られた炭酸カルシウム結晶は天然の貝殻と同様の三方晶系の構造を有していることを確認している。

炭酸カルシウム結晶は、三方晶のカルサイト（方解石）、斜方晶のアラゴナイト（あられ石）、六方晶のバテライト（ファーテル石）の３種に分類されている。このうち、貝殻の結晶はカルサイトとアラゴナイトである。炭酸カルシウムを自然に結晶化させると形成されるのがカルサイトであることから、カルサイトが最も安定的な結晶構造であると考えられる。結晶構造が安定していることは工業的に好ましく、無機有機ハイブリッド素材にも有利である。

（他の合成ペプチドによる貝殻様炭酸カルシウム結晶の形成）
前記の合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）とは別のアミノ酸配列からなる合成ペプチドを用いて、前記ペプチドと同様に、貝殻様の炭酸カルシウム結晶を形成することが可能かどうか試験を行った。用いた合成ペプチドは、Ｔｙｒ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ａｓｐのアミノ酸配列で構成されたチロシン、グリシン、プロリン、グリシン、アスパラギン酸の５個のアミノ酸からなるポリペプチドである（ｏｙＳＬＰ４：YGPGD、配列番号６）。本合成ペプチドもまた、シグマアルドリッチジャパン株式会社より入手したものである。この合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ４）を用い、先の合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）と同じ方法で、貝殻様の炭酸カルシウム結晶を形成することが可能かどうか試験を行った。その結果、先の合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）の場合と同様に、花びら様の特殊形状をした炭酸カルシウム結晶が形成された。

以上の結果より、炭酸イオン含有溶液と、カルシウムイオン含有溶液と、所定の合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１やｏｙＳＬＰ４）とを混合し、常温下で放置するだけで、従来はなかった新規な貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）を形成させることができた。詳しくは、合成ペプチド（例えば、ｏｙＳＬＰ１やｏｙＳＬＰ４、以下同様。）を、炭酸イオン含有溶液に混合させる工程と、合成ペプチドを混合した炭酸イオン含有溶液に、カルシウムイオン含有溶液を加えて混合する工程とを備える製造方法を用いれば、貝殻様炭酸カルシウム結晶（人工貝殻）、すなわち天然の無機有機ハイブリッド素材を製造することが可能となる。

｛実施例｝
例えば、先の実験によって得られる貝殻様炭酸カルシウム結晶は、研磨剤として直ぐに利用可能である。炭酸カルシウムの粉末は、研磨剤として多用されている。しかし、その炭酸カルシウム結晶は、先に示したとおり通常は立方体形状をしているため、その外表面に存在する切削部位が少なく、必ずしも研磨剤としては効果的な形状であるとはいえない。それに対して、上記製造方法で得られる本発明の貝殻様炭酸カルシウム結晶は、花びら様の極めて複雑な形態をしており、その外表面に切削部位が極めて多く存在するため、研磨剤として優れている。とくに、結晶レベルの極めて微小な構造であることから、これまでは研磨できなかったような微細な部分の研磨も可能となり、ナノテクノロジーなどの分野への利用が期待できる。

具体的には、合成ペプチドと、炭酸イオン含有溶液と、カルシウムイオン含有溶液とを混合して、貝殻様炭酸カルシウム結晶を生成させる。得られた貝殻様炭酸カルシウム結晶を取り出して、粉砕や篩い分けして、取り出した炭酸カルシウム結晶の粒度を必要に応じて整えればよい（整粒工程）。詳しくは、合成ペプチドを、炭酸イオン含有溶液に混合する工程と、合成ペプチドを混合した炭酸イオン含有溶液に、カルシウムイオン含有溶液を加えて混合する工程と、混合した溶液から形成された炭酸カルシウム結晶を取り出す工程と、粉砕や篩い分けして、取り出した炭酸カルシウム結晶の粒度を整える整粒工程とを含む製造方により、これまでにない新規な研磨剤を得ることが可能となる。

もちろん、本発明は、この実施例に限られるものではない。Ｇｌｙ−Ｐｒｏで表されるアミノ酸配列を含む、グリシン（Ｇｌｙ）、プロリン（Ｐｒｏ）、アスパラギン酸（Ａｓｐ）、チロシン（Ｔｙｒ）の４種のアミノ酸を用いたうえで、好ましくは４個〜２０個のアミノ酸で構成して、アミノ酸配列の組み合わせを変更すれば、炭酸カルシウムの結晶形態を変化させることができると考える。したがって、人工的に設計した合成ペプチドを用いて、天然の有機無機ハイブリッド素材である貝殻様炭酸カルシウム結晶を計画的に製造することが可能となるため、本発明は、新規な有機無機ハイブリッド素材として、電子材料や医療材料、建築素材、ナノテクノロジーなど、広範な技術分野への利用が期待できる。

マガキの有機基質の同定実験で得られたｃＤＮＡとこれにコードされているタンパク質（ｏｙＳＬＰ）を対照状に表示した図である。ｏｙＳＬＰから抜き出したＧＰｒｉｃｈ領域部分をクモ糸のタンパク質と対比して説明するための図である。合成ペプチド（ｏｙＳＬＰ１）の貝殻形成への関与の確認実験の結果を示すグラフである。コントロールサンプルの電子顕微鏡写真である。倍率は５００倍である。コントロールサンプルの電子顕微鏡写真である。倍率は２０００倍である。テストサンプルの電子顕微鏡写真である。倍率は５００倍である。テストサンプルの電子顕微鏡写真である。倍率は２０００倍である。

Claims

配列表の配列番号１に表される合成ペプチド。
配列表の配列番号６に表される合成ペプチド。
請求項１または２に記載の合成ペプチドと、炭酸イオン含有溶液と、カルシウムイオン含有溶液と、を混合することを特徴とする貝殻様炭酸カルシウム結晶の製造方法。
請求項３記載の貝殻様炭酸カルシウム結晶の製造方法であって、
合成ペプチドの濃度が、１００μＭ以上に設定されている貝殻様炭酸カルシウム結晶の製造方法。
請求項１または２に記載の合成ペプチドと、炭酸イオン含有溶液と、カルシウムイオン含有溶液と、を混合して、貝殻様炭酸カルシウム結晶を生成させる工程と、
貝殻様炭酸カルシウム結晶を取り出して、粒度を整える整粒工程と、
を含む研磨剤の製造方法。