JP6796845B2 - 砒素含有鉱物に結合するペプチド及びその利用 - Google Patents
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Description
また、特開2011−156521では、同様の含銅物からヒ素鉱物を分離する方法として、浮遊選鉱時にポリエチレンアミン類等のキレート剤を抑制剤として使用する方法を提案している。
以下のアミノ酸配列を備えるペプチド。
(TSNQ)−(HPW)−(ED)−(HPWRK)−(LIVFA)−(LIVFA)−(LIVFA)−(TSNQ)−(HPW)−(LIVFA)−(TSNQ)−(LIVFA)
{ただし、上記式の()中の少なくとも1種のアミノ酸のいずれか1つが選択される}
(発明2)
以下のアミノ酸配列を含むペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(発明3)
以下のアミノ酸配列で表されるペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(発明4)
以下のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である配列を含むペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(発明5)
以下のアミノ酸配列と少なくとも95%同一である配列を含むペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(発明6)
以下のアミノ酸配列と少なくとも98%同一である配列を含むペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(発明7)
以下のアミノ酸配列において、1〜5個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加された配列を含むペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(発明8)
ヒ素含有鉱物を選別及び/又は識別するための組成物であって、発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを含む、該組成物。
(発明9)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドをコードする核酸。
(発明10)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドをコードする核酸の配列と少なくとも90%以上同一の配列を有する核酸。
(発明11)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドをコードする核酸の相補配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸。
(発明12)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを表面に備える微生物。
(発明13)
発明9〜11のいずれか1つに記載の核酸を有する微生物。
(発明14)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを表面に備える微粒子。
(発明15)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを備える精製カラム。
(発明16)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを備える捕収剤。
(発明17)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを備える抑制剤。
(発明18)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチドを使用する、ヒ素含有鉱物を抽出するための方法。
(発明19)
発明1〜7のいずれか1つに記載のペプチド又は発明8の組成物を使用する、ヒ素含有鉱物を選別及び/又は識別するための方法。
(発明20)
発明19に記載の方法であって、
前記ペプチドを表面に有する微生物を、ヒ素含有鉱物粒子が分散した液に添加するステップと、
前記ヒ素含有鉱物粒子を凝集させ、沈降させるステップと、
前記凝集及び沈降したヒ素含有鉱物粒子を回収するステップと
を含む方法。
(発明21)
発明19に記載の方法であって、
前記ペプチドを担体に固定するステップと、
前記担体をカラムに導入するステップと、
ヒ素含有鉱物粒子が分散した液を前記カラムに通過させるステップと
を含む方法。
(発明22)
発明19に記載の方法であって、
前記ペプチドを微粒子に固定するステップと、
ヒ素含有鉱物粒子が分散した液に、前記微粒子を添加するステップと
を含む方法。
(発明23)
発明19に記載の方法であって、
前記ペプチドを用いた浮遊選鉱を行うステップ
を含む方法。
(発明24)
発明23に記載の方法であって、
前記浮遊選鉱を行うステップは、
前記ヒ素含有鉱物と、黄鉄鉱及び/又は黄銅鉱との混合物を投入すること、及び
前記ペプチド又は前記ペプチドを含む微生物を抑制剤として投入すること
を含み、
これにより前記ヒ素含有鉱物を尾鉱へ選別し、黄鉄鉱及び/又は黄銅鉱を浮鉱へと選別する、
該方法。
(発明25)
発明24に記載の方法であって、前記ヒ素含有鉱物が硫砒銅鉱であり、前記微生物がファージである、該方法。
(発明26)
発明18〜25のいずれか1つに記載の方法であって、ヒ素含有鉱物を懸濁させた液のpHが6以上である、該方法。
本発明は、一実施形態において、特定の物質を分離する方法に適用することができる。特定の物質として、ヒ素を含む鉱物が挙げられる。更に具体的には、ヒ素を含む銅鉱物が挙げられる。ヒ素を含む銅鉱物としては、硫砒銅鉱や砒四面銅鉱等が挙げられる。
上述した物質を分離するため、本発明は、一実施形態において、ペプチドを用いることができる。より具体的には、少なくとも以下の配列を含むペプチドを用いることができる。典型的には、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20のうちから選択される2つの数で規定される範囲(例:1以上10以下、5以上20以下)のアミノ酸を下記のアミノ酸配列のN末端側及び/又はC末端側に付加することができる。
{ただし、上記式の()中の少なくとも1種のアミノ酸のいずれか1つが選択される}
(2) Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(2) Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
アミノ酸配列(2)のN末端側及び/又はC末端側には、任意の数のアミノ酸が付加されてもよい。典型的には、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20のうちから選択される2つの数で規定される範囲(例:1以上10以下、5以上20以下)のアミノ酸をN末端側及び/又はC末端側に付加することができる。
(2) Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
(2) Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
本発明は、一実施形態において、上述したペプチドをコードする核酸を包含する。核酸は、DNAでもRNAでもよい。また、本発明は、一実施形態において、上述したペプチドをコードする核酸のセンス鎖に対して相補的な配列を有する核酸であってもよい。
上述したペプチド及び/又は核酸は、様々な形で応用することができる。
例えば、遺伝子工学的な手法を用いて(例えば、微生物の遺伝子に上述した核酸を導入して)、微生物に目的のペプチドを大量に生成させることができる。あるいは、微生物の表面に目的のペプチドを発現させて、該微生物を利用して、目的の物質を分離することができる。本明細書で述べる「微生物」には、五界説で述べるところの菌界、モネラ界、又は原生生物界に属する生物が含まれる。また、厳密な意味では生物には該当しないものの、本明細書で述べる「微生物」には、ウイルスも含まれる。典型的には、真菌、細菌、ウイルスを用いる。特に好ましいのは、遺伝子工学的な手法が確立された物である(例:酵母、E.coli、乳酸菌、バクテリオファージなど)。本発明は、一実施形態において、このような微生物を包含する。
本発明は、一実施形態において、ペプチドを表面に有する微粒子を包含する。ペプチドは、上述したペプチドを用いることができる。また、微粒子は、ビーズ(例:磁気ビーズ、ガラスビーズ、高分子ビーズなど)、担体等が挙げられる。微粒子の大きさについては、特に限定されず、用途に応じて適宜調整すればよい。また、微粒子の表面にペプチドを結合させる手法については、当分野で公知の手法を用いることができる。
目的の物質を分離する方法としてカラムクロマトグラフィーが挙げられる。カラムクロマトグラフィーは、カラム(カラム表面の官能基)が特定の物質に選択的に結合することを利用する。本発明の一実施形態では、上述したペプチドを担体に担持させることができる。そして、この担体をカラムに導入することができる。こうしたカラムを使用することにより、目的の物質を分離することができる。
浮遊選鉱(浮選)は、微粒子を気泡にトラップさせることにより分離する方法である。この際に、捕収剤を使用することができる。本発明の一実施形態では、ペプチドを公知の捕収剤や起泡剤に結合し、気泡にトラップしやすい形態として用いることができる。あるいは、当該ペプチドを、疎水性を付与する化学的部位(例、アルキル基、フェニル基、疎水性のアミノ酸等)と結合することで捕収剤として機能させ、気泡にトラップさせやすい形態として用いることができる。これにより、目的の物質を気泡にトラップすることができ、結果として分離することができる。
別の一実施形態では、本発明のペプチドは、特定の鉱物の表面を親水化させる。これにより、浮遊選鉱の際に、特定の鉱物が浮遊するのを抑制することができる。従って、本発明のペプチドは、抑制剤として使用することができる。この際に、ペプチド単独で用いてもよいし、微生物に結合した態様で使用してもよいし、特定の化合物と結合した形で使用してもよい。
上述した応用形態に関する方法を以下に具体的に説明する。
上述した応用形態はいずれも所定の物質を分離することに関する。例えば、上述したヒ素含有鉱物(例えば、硫砒銅鉱)を分離することができる。
本発明は、一実施形態において、微生物を用いて、物質(具体的には、ヒ素含有鉱物、より具体的には硫砒銅鉱)を分離することができる。微生物としては、上述した微生物であれば、いずれも用いることができる。典型的にはバクテリオファージが挙げられる。
本発明は、一実施形態において、カラムクロマトグラフィーを用いて、物質(具体的には、ヒ素含有鉱物、より具体的には硫砒銅鉱)を分離することができる。方法としては、まず、上述したペプチドを、公知の手法により、担体に固定させることができる。その後、その担体を精製用のカラムに導入することができる。前記カラムが準備できたら、分離対象の物質が分散した液を、前記カラムの中に通す。すると、前記物質は、カラムの中に結合するか、又は溶出が遅れる。これにより、特定の物質を分離することができる。
本発明は、一実施形態において、微粒子を用いて、物質(具体的には、ヒ素含有鉱物、より具体的には硫砒銅鉱)を分離することができる。まず、上述したペプチドを、公知の手法により、微粒子表面に固定させることができる。その後、鉱物粒子が分散した液に、微粒子を添加することができる。微粒子を添加した後、暫く放置すると、微粒子表面にあるペプチドが鉱物粒子と結合し、凝集が起こる。そして、溶液の底に沈降する。その後、底に沈降した鉱物を回収することができる。あるいは、微粒子として磁気ビーズを用いることができ、沈降することを待つことなく、磁力を用いて、鉱物粒子を回収することができる。
本発明は、一実施形態において、捕収剤又は起泡剤を用いて、物質(具体的には、ヒ素含有鉱物、より具体的には硫砒銅鉱)を分離することができる。具体的には、捕収剤又は起泡剤を、公知の方法により、上述したペプチドと結合させる。そして、結合させた捕収剤を溶液に導入して撹拌させ(適宜他の薬剤も導入し)、気泡を発生させる。その後、鉱物粒子を導入し、該鉱物粒子を気泡にトラップさせる。これにより、鉱物粒子を回収することができる。あるいは、当該ペプチドを、疎水性を付与する化学的部位(例、アルキル基、フェニル基、疎水性のアミノ酸等)と結合することで捕収剤として機能させ、気泡にトラップさせやすい形態として用いることができる。
また、本発明のペプチドは微生物と一体化させて使用してもよい。より具体的には、本発明のペプチドは、微生物の表面にペプチドを提示させるような形態で使用することができる。微生物については、「4−1.微生物」の項で述べた微生物を使用することができる。好ましい微生物はファージであり、より好ましい微生物はM13バクテリオファージである。
パルプ濃度 50〜600(dry−g/L)
浮選時間 5〜30分
浮選pH 5以上10以下
捕収剤 5〜100g/t(対象鉱物重量)
起泡剤 0.001〜100g/t (浮遊選鉱溶液)
上述したペプチドは、特定の鉱物に特に強く結合し、他の鉱物には結合しないという選択性を有する。より具体的には、ヒ素を含む鉱物(例:硫砒銅鉱)には強く結合し、他の鉱物(例えば、硫黄、黄銅鉱、黄鉄鉱)には、結合しない(又は、ヒ素を含む鉱物の場合と比べて結合度合いが著しく低い)という性質を有する。従って、ヒ素を含む鉱物と他の鉱物との混合物であっても、上述した方法を用いることにより、ヒ素を含む鉱物を分離・除去することができる。あるいは、上述したペプチドは、ヒ素を含む鉱物を識別するために用いることができる。例えば、本発明のペプチドに識別マーカー(例:蛍光分子など)を結合させることにより、ヒ素を含む鉱物を検出することができる。
ヒ素を含む鉱物(例:硫砒銅鉱)が凝集する際には、特定のpHに限定されることなく凝集させることが可能である。例えば、典型的にはpHが4〜10の範囲で凝集させてもよいし、前記以外の範囲でも凝集させることが可能である。
上述したペプチドは、様々な方法で製造することができる。上述したペプチドをコードするDNAを、発現ベクターに組み込んで、微生物等に導入し、大量にペプチドを発現させて回収することができる。あるいは、遺伝子工学的な手法のほか、有機化学的な方法により合成してもよい。
硫砒銅鉱に吸着するペプチド分子の選択としては、ファージディスプレイ法を用いた。具体的には、アミノ酸12個がランダムに結合したM13バクテリオファージライブラリーを用い、粒度75μm以下に粉砕した硫砒銅鉱と接触させ、硫砒銅鉱に吸着したバクテリオファージのみを回収し、回収したファージについて大腸菌に感染させ再度増殖後、再び硫砒銅鉱に接触させ、吸着したファージのみを回収した。この吸着・回収操作(パニング)を数回繰り返し、選択されたファージのDNA配列を解析し、ファージに結合したアミノ酸配列を特定した。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val
以後、上記に示すペプチドが結合したファージをA710−phageと呼ぶ。
硫砒銅鉱と実施例1にて選択したA710−phageについて、ELISA法(Enzyme−Linked ImmunoSorbent Assay、酵素結合免疫吸着法)により、硫砒銅鉱との結合量を測定した。具体的には硫砒銅鉱3000mg/Lを懸濁した液を96穴マイクロプレートの各ウェルに添加し、それぞれのウェルに各ファージを添加後、未結合のファージを洗浄した。さらにこの懸濁液に酵素(ペルオキシダーゼ)標識した抗M13ファージ抗体を添加したのち、未結合の抗ファージ抗体を洗浄した。ここに酵素の基質となる2,2’−azino−bis(3−ethylbenzothiazoline−6−sulphonic acid) diammonium salt(ABTS)を添加し、青色の発色をマイクロプレートリーダーで波長405nmにて吸光度測定した。更に、これらの手順を、他の鉱物(硫黄、黄銅鉱、黄鉄鉱)に変更したうえで行った。
温度30℃において、粒子径75μm以下の硫砒銅鉱を3g/Lのパルプ濃度となるように水に懸濁した。この懸濁液に、A710−phageおよびnull−phageの各ファージを107〜109pfu/mLとなる濃度に添加し、硫砒銅鉱粒子を光学顕微鏡にて観察したところ(図2)、A710−phageを硫砒銅鉱に添加した場合に、より顕著に硫砒銅鉱粒子が凝集することが確認された。その一方で、他の鉱物(黄銅鉱、黄鉄鉱)についても同様の試験を行ったが、凝集は観察されなかった。本結果から、A710−phageを硫砒銅鉱懸濁液に適切な濃度で添加することで、硫砒銅鉱を選択的に分離回収できる可能性が示された。
本発明のペプチドが、所定の鉱物に結合することをより直接的に確認するため、下記のような合成ペプチドを調製した。
具体的には、Fmoc固相合成法を用いた。固相に樹脂を用い、ペプチドを脱水縮合反応により伸長した。ペプチド鎖の伸長にはFmoc基(9−fluorenylmethyloxycarbonyl group)を保護基として用い、硫砒銅鉱結合ペプチド配列を調製した。
上記合成ペプチドのN末端側に蛍光色素を付加した。
実施例1〜2のA710−phageをBubble Pick Up試験に用いた。より具体的には、最初に、硫砒銅鉱の濃度が100g/Lになるように純粋に懸濁し、pHの値を7に調整した。次に、懸濁液にA710−phage(添加後の濃度1013pfu/L)を投入したサンプル、及びこれを投入しないサンプルを用意した。そして、これらを1分間ボルテックスミキサーで撹拌し、5分間静置した。
付着確率(%)=(鉱物が付着した回数÷30)×100%
実施例5と同様の条件で試験を行った。ただし、鉱物を、黄鉄鉱及び黄銅鉱に変更した。結果を図5に示す。A710−phageの有無による泡への付着確率の著しい変化は見られなかった。
以下の条件で浮遊選鉱を実施した。
硫砒銅鉱: 50g/500mL (粒径25μm以上75μm以下) ,
通気:空気 1L/min,
撹拌速度:700rpm,
pH:5.6−6.3,
起泡剤:Aerofroth70 10μl/L,
添加ファージ:A710−ファージ 1013pfu/L,
捕収剤: Potassium Amylxanthate 40g/鉱物・ton
以下の条件で浮遊選鉱を実施した。
硫砒銅鉱: 50g/500mL (粒径75μm以下) ,
通気:空気 1L/min,
撹拌速度:700rpm,
pH:5.6−6.3,
起泡剤:Aerofroth70 10μl/L,
添加ファージ:A710−ファージ 1013pfu/L,
捕収剤: Potassium Amylxanthate 40g/鉱物・ton
Claims (20)
- 以下のアミノ酸配列を備えるペプチドであって、ヒ素含有鉱物に選択的に結合するペプチド。
(NQ)−(P)−(ED)−(H)−(LIVA)−(LIVA)−(F)−(TS)−(P)−(LIVA)−(TS)−(LIVA)
{ただし、上記式の()中の少なくとも1種のアミノ酸のいずれか1つが選択される} - 以下のアミノ酸配列と少なくとも90%同一である配列を含むペプチドであって、ヒ素含有鉱物に選択的に結合するペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val - 以下のアミノ酸配列と100%同一である配列を含むペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val - 以下のアミノ酸配列で表されるペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val - 以下のアミノ酸配列において、1個のアミノ酸が欠失、置換及び/又は付加された配列を含むペプチドであって、ヒ素含有鉱物に選択的に結合するペプチド。
Asn−Pro−Glu−His−Ala−Ala−Phe−Ser−Pro−Val−Thr−Val - ヒ素含有鉱物を選別及び/又は識別するための組成物であって、請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを含む、該組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを表面に備える微生物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを表面に備える微粒子。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを備える精製カラム。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを備える浮遊選鉱の捕収剤。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを備える浮遊選鉱の抑制剤。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドを使用する、ヒ素含有鉱物を抽出するための方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチド又は請求項6の組成物を使用する、ヒ素含有鉱物を選別及び/又は識別するための方法。
- 請求項13に記載の方法であって、
前記ペプチドを表面に有する微生物を、ヒ素含有鉱物粒子が分散した液に添加するステップと、
前記ヒ素含有鉱物粒子を凝集させ、沈降させるステップと、
前記凝集及び沈降したヒ素含有鉱物粒子を回収するステップと
を含む方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記ペプチドを担体に固定するステップと、
前記担体をカラムに導入するステップと、
ヒ素含有鉱物粒子が分散した液を前記カラムに通過させるステップと
を含む方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記ペプチドを微粒子に固定するステップと、
ヒ素含有鉱物粒子が分散した液に、前記微粒子を添加するステップと
を含む方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記ペプチドを用いた浮遊選鉱を行うステップ
を含む方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記浮遊選鉱を行うステップは、
前記ヒ素含有鉱物と、黄鉄鉱及び/又は黄銅鉱との混合物を投入すること、及び
前記ペプチド又は前記ペプチドを含む微生物を抑制剤として投入すること
を含み、
これにより前記ヒ素含有鉱物を尾鉱へ選別し、黄鉄鉱及び/又は黄銅鉱を浮鉱へと選別する、
該方法。 - 請求項18に記載の方法であって、前記ヒ素含有鉱物が硫砒銅鉱であり、前記微生物がファージである、該方法。
- 請求項12〜19のいずれか1項に記載の方法であって、ヒ素含有鉱物を懸濁させた液のpHが6以上である、該方法。
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