サブテラヘルツ波が水とタンパク質のミクロな混合を加速 水素結合の組み替えに直接的に作用し、不均⼀なタンパク質表面への水和を早める 研究成果

　水の中のタンパク質は水和水に覆われて形や動きやすさを保つことで機能を発揮します。タンパク質の表面は形状や疎水性・親水性の多様性に富むため、水和構造が形成される時間や水分子の運動性は場所ごとに不均一であり、このことがタンパク質機能の特性を決める要因になると考えられています。したがって、タンパク質の機能の物理的、化学的な仕組みを理解し、物質生産などに活用するためには、水和の不均⼀性を理解することが必要ですが、観測の難しさが課題となっています。
　今回、産業技術総合研究所細胞分子工学研究部門の今清水正彦主任研究員、ナノ材料研究部門の杉山順⼀主任研究員、分析計測標準研究部門の田中真人研究グループ長および佐藤大輔主任研究員、東京大学大学院薬学系研究科の徳永裕二助教と竹内恒教授、および筑波大学数理物質系の菱田真史助教（研究当時、現：東京理科大学理学部准教授）らの研究グループは、サブテラヘルツ波照射中での高感度なマイクロ波帯の誘電率測定技術を開発することで、サブテラヘルツ領域の電磁波の照射により、タンパク質の周囲にある水分子集団の運動を励起し、水和状態を変化させる現象の観測に成功しました。NMR分光法とテラヘルツ分光法を用いた総合的な解析から、この観測の妥当性を検証するとともに、タンパク質溶液へのサブテラヘルツ波照射により、溶解初期のネットワークが崩れた水を含む水和構造から、疎水性の高い領域を含めて、ネットワークが強化された水和構造に変化することを示唆しました。
　本研究成果は、サブテラヘルツ波の照射により、酵素を改変せずにより高速に酵素の機能を高める技術や、水和の障害によるタンパク質異常疾患に対する医療技術、飲食品の熟成などの、次世代の生物機能改変技術の開発につながると期待されます。
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