Phycocyaninは何ですか?

スピルリナ属(spirulina)は、シアノバクテリア、シアノフィラ科、分節生物目、およびtrematophyceae科の属である。繊維状、多細胞、らせん状の原核藻類であり、タンパク質含有量が高く、生殖速度が速い[1,2]。spirulinaには、arthrospira platensis、arthrospira maxima、arthrospira salinaなどの様々な株が含まれている。スピルリナたんぱく質脂质・ビタミン、ミネラルクロロフィル、β-carotene、多糖类、人間にとって理想的なpowell crosleyがリソース[3]。

スピルリナphycocyaninを含む主に光を集める重要な色素タンパク質ですフィコシアニン(pc),アロフィコシアニン(apc)とフィコエリスリン(pe)。フィコビリプロテインは安全で無毒なタンパク質資源である。自然界では食用や飼料として貴重なタンパク質資源であるだけでなく、光合成の独創的な理論を研究する上でも有利である。スピルリナ多糖類とフィコシアニンスピルリナの重要な活性物質である[4]。近年、国内政治であれ海外で実施した調査によると、スピルリナは多種多様な機能、つかなど放射線用及び、anti-viral、anti-tumor、抗真やimmunity-enhancingつまりスピルリナと有効成分の大きなお用途な有望研究開発(r & d)機能食品[5]。

フィコシアニンは一般的に光合成補助色素の一種であるシアノバクテリア細胞で発見されました。開鎖テトラピロール化合物と脱水素酵素タンパク質が硫黄鎖結合で結合した特殊な色素タンパク質である[6]。その理論的研究と応用は、近年広く注目されている。のスピルリナ中のフィコシアニンの含有量10 ~ 20%と高く、スピルリナ細胞の光合成に重要な天然色素です。光合成時には、ほぼ100%の効率で光エネルギーを優先的に光系iiに伝えることができます[7,8]。フィコシアニンは、食品、化粧品、染料などの産業で天然色素として広く使用されている。また、フィコシアニンは強い蛍光を有しており、臨床医学、免疫化学、生物工学の研究分野で使用されている蛍光試薬、蛍光プローブ、蛍光トレーサーなどを製造することができる[9,10]。重要な生理活性成分として、医療用医薬品にもなる。フィコシアニンは、毒性の副作用がない理想的な光増感剤でもある[8]。

藻類タンパク質の開発の見通しが良く、スピルリナに多く含まれていることから、スピルリナに含まれるフィコビリタンパク質の研究は藻類タンパク質研究のホットスポットとなっている。本稿では,スピルリナphycobiliproteinsの抽出,精製,物理化学的特性,生理活性等の観点から,近年の研究進捗を紹介する。

1抽出

のスピルリナフィコシアニンの抽出タンパク質溶解とタンパク質沈殿の2つのプロセスに分けられます。フィコシアニン(phycocyanin)は、細胞内タンパク質である。溶解するためには、まず細胞壁と細胞膜を破壊して抽出液に溶解しなければなりません。現在の研究では、スピルリナタンパク質の抽出は実験的研究の段階であり、抽出方法は同じではないことが示されている。zheng jiang[11]は細胞破壊の方法を次のように要約した:凍結と解凍の繰り返し、化学試薬処理、腫れ、超音波および組織破砕法。5つの方法がありますが、タンパク質の析出法は、塩出し、結晶化、等電点析出法、限外ろ過法です。

1。1 細胞破壊法のうち、膨潤法は抽出周期が長く、超音波法は抽出速度が悪い。そのため、凍結融解を繰り返す方法と試薬処理を繰り返す方法が一般的ですが、両者には一定の違いもあります。lin hongwei[12]らは、dodecyl sulfate (sds)を用いてarthrospira platensisの細胞膜を破壊し、phycobiliproteinを抽出した。抽出率は最大98%で、凍結解凍法で抽出した対照群よりも有意に高かった。zhang yifang[13]らは、kclとリゾチームの組み合わせを使用した抽出phycocyaninスピルリナの細胞壁から、95%以上の壁破り率を達成します。凍結融解法と比較して、凍結融解法は少量の試料の調製にしか適しておらず、大量の試料を迅速に凍結・解凍することが困難であると結論付けた。化学試薬法では、化学試薬を添加することでタンパク質を精製することが難しくなり、操作を誤ると変性しやすくなります。凍結解凍法は、操作が簡単で便利です。そのため、少量を抽出する実験では凍結解凍法が一般的に用いられているphycocyanin。

1.2 実際の運用では、いくつかの方法を組み合わせて溶解するために使用されることが多いphycocyanin可能な限り。例えば、gao tianrong[14]とwang yong[15]は、凍結と解凍を繰り返し、超音波を用いてスピルリナの細胞壁を破壊した。lin hongwei[12]らは、スピルリナphycobiliproteinsを抽出するために、洗浄および循環凍結解凍法を用いた。その結果、tween 20を抽出試薬として用いた抽出収率は65.1%と、緩衝液循環凍結解凍法を用いた抽出収率よりも高かった。

細胞を破壊した後ですphycocyanin抽出液に溶解する。このようなときには、適切な降水方法を選択することが重要です。等電点沈殿法は、等電点での溶解度が最も低いタンパク質の性質を利用する。溶液のphを等電点に調整することによりphycocyaninフィコビリタンパク質の溶解度が低下し、沈殿する。zhang yifang[13]とtang zhaohui[16]は、この方法を用いてフィコシアニンを沈殿させている。しかし、一般的には、フィコシアニンはphに敏感であり、沈殿時のph制御が悪いとタンパク質変性を起こしやすいと考えられています。文献では、塩出しによるフィコシアニンの沈殿について報告されており、その沈殿効果も一般的に認められている。

硫酸アンモニウム溶液は、一般的に使用される塩溶液です。zhang yifang[13]なども、硫酸マグネシウム、リン酸水素ジアンモニウム、リン酸二水素アンモニウムなどの塩溶液を使用して、硫酸アンモニウム溶液と塩出しを比較しています。その結果、硫酸アンモニウムの塩漬けは有効であったが、他の塩漬け方法は有効ではなかった。しかし、硫酸アンモニウムの塩漬け濃度については諸説ある。多くの場合、降水には50%の飽和硫酸アンモニウム溶液が使用される[4,12,17]が、30%から60%の飽和を使用するものもあり[15,18]、林hongwei[19, 20]では70%または80%の硫酸アンモニウム溶液を使用することもある。hu yibing[21]らは、濃度の異なる硫酸アンモニウム溶液を用いて、段階的勾配塩化法を確立して、とを分離した清めphycocyanin良い結果が得られましたHにする。 w . siegleman[22]は、濃度の異なる硫酸アンモニウム溶液を塩漬けすることで、phycobiliproteinsを他のものから分離することもできると考えているphycocyanin一方、peng weimin[23]は、硫酸アンモニウムを塩漬けにすることによって、他の植物性タンパク質から植物性タンパク質を分離することは不可能であると考えている。にもかかわらず、の抽出phycocyaninスピルリナから常に原油phycobiliprotein抽出物を得るために硫酸アンモニウム処理を含みます。

2精製方法

スピルリナタンパク質の抽出物には不純物タンパク質が多く含まれており、実用的な価値を得るためにはフィコシアニンの純度比(a620 / a280)が4.0以上でなければなりません[11]。したがって、不純物タンパク質を除去し、フィコシアニンの純度を高めるために、粗抽出物をさらに分離・精製する必要がある。現在報告されている精製法には、ヒドロキシアパタイトのカラムクロマトグラフィー、ジェルクロマトグラフィー、イオン交換法、およびあまり使われていない珪藻土カラムクロマトグラフィーがある。実用的なアプリケーションでは、多くの場合、より良い結果を得るために2つ以上の方法を同時に使用する必要があります。

wei ping[18]らは、粗抽出物をdeae-sephadex a-25吸着柱に、ヒドロキシアパタイト(ha)吸着柱にそれぞれフィコシアニンを吸着させた後、再びha吸着柱にフィコシアニンを溶出させ、g-150吸着柱に通すことで、arthrospira maximaからフィコシアニンを抽出した。その結果、自家製のヒドロキシアパタイト二次カラムを用いると、純度比4.18までの試薬グレードのフィコシアニンが得られ、さらにg-150カラムクロマトグラフィーを用いると、単一成分のフィコシアニンが得られることが明らかになった。

hu yibing[21]らは、ヒドロキシアパタイト法とセファデックスg-100ゲルクロマトグラフィーを用いて、純度5.0以上のフィコシアニンを得た。yin gang[24]などは、セファクリルs-200ゲルクロマトグラフィーやハイドロキシアパタイトカラムクロマトグラフィーを用いて人工栽培されたスピルリナplatensisからフィコシアニンを分離精製し、純粋なフィコシアニンを得た。zhang chengwu[4]らは、haカラムクロマトグラフィーによりフィコビリタンパク質を2回精製した後、セファデックスg-100カラムクロマトグラフィーおよび濾過により再び精製し、電気泳動的に純粋なフィコビリタンパク質を得た。yin gang[25]らも、スピルリナplatensisからphycobiliproteinを分離・精製するために、deae sepharose f fイオン交換とハイドロキシアパタイト吸着を用いた研究を行っている。フィコビリタンパク質は等電焦点法により電気泳動的に純粋であることが同定された。yin gang[26]らは、ヒドロキシアパタイトとセファデックスg-100を用いてカラムクロマトグラフィーを行い、フィコビリタンパク質を4.71の純度比で分離精製した。

peng weimin[23]らは、ハイドロキシアパタイトカラムクロマトグラフィーを用いてスピルリナからフィコビリタンパク質を精製し、高純度のフィコビリタンパク質を得た。lin hongwei[19, 20]らはまず珪藻の545カラムを用いて分別溶出し、deae-セルロースイオン交換法を用いてスピルリナを精製し、純度4.1のフィコシアニンを得た。zhang jianping[27]らは、まずヒドロキシアパタイトのカラムクロマトグラフィーを用い、次にsephadex g-150デキストランゲルクロマトグラフィーを用いて、より純度の高いフィコシアニンを得た。wang yong[15]らがセファデックスg-200、deae-seファデックスa-25、ha、セファデックスg-200の分離・精製手順を検討し、確立した。この方法で得られた結果は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(page)が単一の電気泳動バンドを示し、純度比が14と、これまで国内外で報告されていた最大値10を突破する理想的なものであった。これも複数の精製方法を組み合わせた代表的な例です。

3. Physicochemical財産研究

の広い応用の見通しのためphycocyaninその物理化学的性質の研究はスピルリナの開発において重要なテーマとなっている。近年、フィコビリタンパク質の研究は分子組成にまで踏み込んでおり、その他の物理化学的性質の研究も大きく進展している。

3.1スペクトル特性研究

分光学はその重要な特徴の一つですphycocyanin,分光特性の研究は、スピルリナphycobiliproteinsの同定のための重要な基礎を提供します。同時に、最大吸収量はタンパク質含有量の測定にも使用でき、植物性タンパク質製品の品質管理に簡単かつ効果的な方法を提供します。しかし、異なる系統間でのフィコビリタンパク質の違いや、研究者が使用するフィコビリタンパク質試料の純度の違いにより、報告されている分光特性にも違いがあります。

yin gang[26]らは、スピルリナplatensis phycocyaninの紫外可視スペクトルが278 nm、360 nm、および620 nmの波長で特徴的な吸収ピークを持つことを示した。魏平[18]らが発見したのは、浄化後のことphycocyaninスピルリナのmaximaは、uv-visで走査した後、620 nmと348 nmに特徴的な吸収ピークを有します。zhang chengwu[4]らは、uv-visを用いて、スピルリナplatensisの精製フィコシアニンの最大吸収波長620 nmを測定した。peng weimin[17]らは、紫外線分光光度計を用いてスピルリナplatensisのフィコシアニンの最大可視吸収ピークを620 nm、蛍光分光光度計を用いて室温での蛍光発光ピークを645 nmと測定した。

wang yong[15]らは、ph 7.0の耐塩性スピルリナ中のフィコシアニンの吸収波長が615 nmで、phが下がると、可視光の最大吸収ピークが青色に、phが上がると赤色にシフトすることを発見した。中性条件下でのフィコシアニンの蛍光励起ピークは590 nmと635 nmの2つであり、蛍光放出ピークは650 nmの1つである。zhang erxian[28]らは、フィコシアニンの吸収極大が625 nm、蛍光極大が648 nmであることを突き止めた。yin gang[24, 26]らもまた、フィコビリタンパク質の赤外分光法を行い、フィコビリタンパク質の吸収ピークが3200、1650、1550、1100、1050、650 cm-1であることを発見した。

3.2フィコビリタンパク質のアミノ酸組成

タンパク質のアミノ酸組成を研究することは、さらにphycobiliproteinsの内部構造と活性基を探索するのに役立ち、またphycobiliproteinsの他の特性のための理論的な基礎を提供します。yin gang[24, 26]、liu qifang[29]、li jianhong[9]などがスピルリナのフィコビリタンパク質のアミノ酸組成を研究した。結果は、アミノ酸を示しています構成phycocyaninスピルリナで基本的には同じです

zhang chengwu[4]らは、スピルリナplatensis phycobiliproteinのアミノ酸組成と含有量を分析し、測定されなかったトリプトファンを除いて、phycobiliproteinは14アミノ酸を含み、ヒスチジンとプロリンは微量で、メチオニンは含まれていないと結論付けた。peng weimin[17]は、高性能液体クロマトグラフィーを用いて、スピルリナplatensisのフィコシアニンのアミノ酸組成を分析した。その結果、フィコシアニンとフィコシアニンのアミノ酸組成は類似しており、フェニルアラニンが最も多く、次いでアスパラギン酸、グルタミン酸、チロシン、プロリン、ヒスチジンが少なかった。また、フィコシアニンの酸性アミノ酸と塩基性アミノ酸の比は2.14で、他のフィコシアニンの1.92よりも高い。したがって、フィコシアニンは酸性タンパク質であると考えられており、文献で報告されているように、フィコシアニンの等電点が他のフィコシアニンよりも低い理由もこれで説明できる[29]。

3.3生化学特性化

3.3.1等電点

等電点はタンパク質の最も顕著な性質の一つである。報告されているスピルリナ・フィコシアニンの等電点は様々であるが、いずれも3.4 ~ 4.8である[4,13,24,26,29]。これは違いによるものかもしれませんの属性phycocyaninまた、純度の異なるフィコシアニンが測定結果の一貫性に影響を与えることも理由の一つです。その結果、フィコシアニンの等電点が他のフィコシアニンよりも一般的に低いことがわかりました。これはタンパク質中のアミノ酸の組成に関係している可能性があります[17]。

3.3.2フィコシアニンサブユニットの研究

現在の研究によるとphycocyaninsは2サブユニットそれぞれ異なる分子のおもりから構成されているが、α、βには普通,二サブユニットのhexamers(αβ)6【15位】。しかし、サブユニットの分子量については現在のところ意見が分かれている。zhang chengwu[4]らは、精製されたフィコビリタンパク質を分析するために12%のドデシルスルファトポリアクリルアミドゲル電気泳動(sds-page)を用いた。結果、phycobiliproteinスピルリナplatensisは、2つのサブユニットのα、β彼らの分子重みは14,500μと1万5000μ。zhang erxian[28]は、2つの分子量を測定したphycocyaninサブユニット1兆9000μと17200μ。peng weimin[17]は、標準タンパク質の相対移動率(x)とそれに対応する分子量(y)の対数をパラメータとして回帰分析を行った。結果の回帰式は、y = 1.0228 x + 5.1255 (r2 = 0.9889)です。算出された分子量αのサブユニットphycobiliproteinのblunt-capスピルリナは約16.3 K Dの分子量βサブユニットは約18.9 K Dで、で、この报道を似ている[、30歳、31歳]文学。

3.4フィコビリタンパク質の安定性

zhang yifang[13]はそう信じているphycocyanin40°c以下で安定です。45°cでは色素が分解し始め、溶液の光学密度は徐々に低下し、50°cでは急速に低下する。70°cでは、溶液の光学密度は元の値より75%低くなります。糖溶液はフィコシアニンの熱安定性を向上させることができる。光がフィコシアニンに与える影響は比較的小さい。5000ルクスで60時間露光した後も、ph 5溶液の光学密度は変化しません。フィコビリタンパク質はph 4.0から8.5の間で安定であり、光学密度は変化しない。溶液の色は、phが8.5以上または4.0未満のときに明るくなる。以上の研究結果から、フィコビリタンパク質は温度やphには敏感だが、光には敏感でないことがわかりました。この発見は、抽出、精製および保存中の条件を制御するための大きな意義があるphycocyanin.

4生理活動研究

Phycocyaninスピルリナの重要な活性成分の一つです。臨床研究はそれを示していますphycocyaninスピルリナでボディを改善することができます'の免疫システムは、動物細胞の再生を促進し、がん細胞の成長を阻害する[32]。したがって、フィコシアニンの生理活性をさらに研究することは非常に重要である。現在は、主に抗がん活性の研究に焦点を当てていますが、他の活働についても研究が進んでいます。

4.1抗がん活性に関する研究

この抗がん剤については、dong qiang[33]らが研究したフィコシアニンの活性(pc)2つの方法でhela細胞に。その結果、pcの濃度が80 mg・l-1の場合、がん細胞の増殖抑制率は31.0%に達した。申海燕[34]ら方法寒天半固体文化・MT Tに関するに対するスピルリナphycocyaninの影響の成長を決定する白血病幹細胞系統のHL-60うち、K-562とμ-937。3種類の腫瘍細胞をin vitro培養条件下で異なる濃度のスピルリナフィコシアニンで処理した。その結果、スピルリナフィコシアニンは、3種類の腫瘍細胞に対して様々な阻害効果を示し、濃度-用量効果が認められ、高濃度で強い阻害効果が認められました。guo baojiang[35]らは、セレン濃縮栽培スピルリナplatensisから抽出されたセレン化フィコシアニンの肝臓がん細胞に対する阻害効果を研究した。guo baojiang[36]らもまた、in vitro肝がん細胞株7402に対する光固定化フィコシアニンの阻害効果を研究した。実験結果、初期スナイパーphycocyanin濃度が20μg / w、エル7402细胞の抑制率は55%となった。濃度が上昇し続けると、ガン細胞の抑制率が低下する。フィコシアニンの濃度が0.5mg/w ellと1mg/w ellに達すると、抑制率は55%と66%に回復した。

4.2その他の活動研究

スピルリナ・フィコシアニンは他の分野でも一定の活性を示す。wang yuanxun[37]らは、抽出されたスピルリナフィコシアニンをマウスに与えると、運動耐久性が有意に向上することを発見した。zhang chengwu[38]は動物実験で、スピルリナ・フィコシアニンに抗放射線効果があることを証明し、その結果、フィコシアニンが放射線を浴びた動物の造血機能の回復を促進する可能性があることも示した。tang mei[39]などは、フィコシアニンがphaによって誘導される正常なマウス脾臓リンパ球の増殖を促進し、スポット形成細胞の溶血能と血清中の溶血素の含有量を高め、体へのヒドロコルチゾンの損傷に有意に抵抗することを発見した&#免疫机能39;sができます。

zhao jingquan[40]らは、競合反応速度論を用いて、スピルリナ中のフィコシアニンがヒドロキシルラジカルに対する掃討効果を研究した。その結果、フィコシアニンはヒドロキシルラジカルに対する強いスカベンジ効果を有し、測定されたスカベンジ反応速度定数は(2.8 - 5.6)×109 l・mol-1・s-1であった。tang mei[41]らは、スピルリナフィコシアニン(pc)がヒト末梢リンパ球の機能に及ぼす影響を研究した。その結果、pcはphaのリンパ球変化の促進効果を促進することができ、用量依存関係があることが示された。pcは、シクロホスファミドの損傷後にt細胞がeロゼットを形成する能力、特に活性eロゼット(ea)を形成する能力を回復することができる。

実験的研究によると、スピルリナフィコシアニンは、抗腫瘍、抗放射線、抗疲労、免疫増強およびフリーラジカル除去などの生理活性を有しており、機能性食品および医薬品分野におけるスピルリナの開発における意思決定の重要な基礎となっています。

5フィコシアニン生成物の研究[42,43]

フィコシアニンはスピルリナの重要な活性成分であるそして、そのユニークな物理的および化学的特性は、製品開発研究で評価されています。北京大学生命科学部はスピルリナ汚泥を用いてフィコシアニンモノマーを精製し、精製されたdfi抗体と結合させた。この複合体を精製して、蛍光プローブとしてフィコシアニン標識抗体を得た。統一研究院の化学的冶金中国科学院の海洋研究院が中国科学院のも行い開発に関する研究」蛍光マーカー診断できphycobiliproteins、及び研究診断できおよび診断キット(上映、名称検出技術を蛍光でき)。他の蛍光マーカーや酵素マーカーに取って代わる技術や普及しているフィコビリタンパクで標識したb型肝炎ウイルス表面抗原診断キットの実現が期待される。また、スピルリナタンパク質は、食品研究、特に機能性食品の研究で大きな進歩を遂げました。スピルリナ錠とカプセルは、国内ですでに10種類余りが出回っており、機能別に健康製品として衛生部から承認を受けている。しかし、スピルリナタンパク質の抽出はまだ実験的研究段階であるため、工業生産に適したプロセス方法がなく、高価であるため、一定の用途に制限があります。

6結論

中国におけるスピルリナの研究は1970年代に始まった。過去30年間に大きな発展がありましたが、ほとんどの研究はまだ実験室の段階です。有効成分であるスピルリナフィコシアニンの抽出・精製が難しく、成熟した製造工程が開発されるには時間がかかるとの報告がある。スピルリナフィコシアニンを原料とした機能性食品も少なく、医薬品分野の研究開発はまだ始まったばかりです。したがって、今後数年間で、フィコシアニンの研究開発は、次の分野に焦点を当てます。コストを削減し、その広範な開発と利用を促進するために、大量のフィコシアニンを工業生産する方法を探求する。2. フィコシアニンの活性に関する研究成果をもとに、フィコシアニンの機能性食品から医薬品への展開や医療診断用試薬の開発を拡大し、利用価値をさらに発展させる。第三に、フィコシアニンの物理的および化学的性質に関する詳細な研究を継続し、研究と生産のための品質保証を提供するための音質管理方法を確立するphycocyanin製品、特に医薬品。

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