Protein hydration and its freezing phenomena; Toward the application for cell freezing and frozen food storage

タンパク質の水和とその凍結現象; 細胞凍結や食品冷凍保存への応用

山本 直樹*; 中西 真大*; Rajan, R.*; 中川 洋   

Yamamoto, Naoki*; Nakanishi, Masahiro*; Rajan, R.*; Nakagawa, Hiroshi

水は生物にとって必要不可欠な溶媒である。われわれの体の6割は水で構成されており、水が不足すると多くの致命的な問題が発生する。また、タンパク質の機能は、その表面に水分子を伴って初めて発揮されることが知られている。したがって、水と生体成分がどのように相互作用しているかを、構造とダイナミクスの観点から理解することが不可欠である。凍結は水の基本的かつ単純な現象であるため、そのためのプローブとして利用することができる。さらに、細胞やタンパク質を低温下で保存することは、多くのアプリケーションにとって非常に重要であり、その結果、凍結によって無数の望ましくない結果が引き起こされることになる。

Water is an indispensable solvent for living things. 60% of our body is composed of water, the lack of which causes lots of fatal problems. It has also been known that protein function is performed only when it accompanies water molecules around the surface, i.e. hydration water molecules. Therefore, it is essential to understand how water and biological component interact with each other in the view point of structure and dynamics. Freezing is a fundamental and simple phenomenon of water, and thus can be used as a probe for the purpose. Furthermore, preservation of cells and proteins under low temperature is crucial for numerous applications, which in turn triggers a myriad of undesirable consequences because of the freezing.