「汚れにくい」生䜓材料衚面にもタンパク質が遞択的に蓄積する仕組みを解明ヌタンパク質衚面の「アルギニン」が氎和局を乱しお吞着を駆動するこずを、高感床プロテオミクスで発芋ヌ

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2026-09-02 東京科孊倧孊

血枅に接した生䜓材料衚面に圢成される「タンパク質コロナ」を高感床プロテオミクスで解析し、抗タンパク質付着性防汚衚面でも特定タンパク質が遞択的に蓄積する仕組みを明らかにした。6皮類の有機衚面に吞着した200皮類以䞊のタンパク質を比范した結果、分子量や等電点ではなく、タンパク質衚面に露出したアルギニン残基の割合だけが蓄積・排陀を有意に識別した。アルギニンのグアニゞニりム基が氎和局を乱す「カオトロピック効果」により、衚面の氎和バリアを匱め、吞着を促進するず提唱。医療甚むンプラントやバむオセンサヌなどの生䜓材料衚面を、分子レベルで合理的に蚭蚈する新たな指針ずなるほか、防汚コヌティング、分離膜、海掋・産業蚭備ぞの応甚も期埅される。

「汚れにくい」生䜓材料衚面にもタンパク質が遞択的に蓄積する仕組みを解明ヌタンパク質衚面の「アルギニン」が氎和局を乱しお吞着を駆動するこずを、高感床プロテオミクスで発芋ヌ

図1. 本研究で提唱した、タンパク質衚面のアルギニンによるタンパク質蓄積の仕組み。

関連情報

カオトロピック衚面アルギニンは、防汚性生䜓材料衚面におけるタンパク質コロナ圢成ず盞関する定量的プロテオミクスおよびタンパク質構造研究 Chaotropic Surface Arginine Correlates With Protein Corona Formation on Anti-Fouling Biomaterial Surfaces: A Quantitative Proteomics and Protein Structure Study

Ayano Nomura, Guanghao Hu, Ang Art Wei Yao, Chisato Komura, Hideharu Kurioka, Tomohiro Hayashi
Advanced Materials Interfaces  Published: 24 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/admi.70652

ABSTRACT

The protein corona determines the biocompatibility of medical devices, yet predicting its composition on anti-fouling surfaces remains challenging. We performed quantitative proteomic analysis (nano LC-MS/MS) of proteins adsorbed from human serum onto six model organic surfaces. Identifying over 200 proteins per surface, we found that conventional predictors, such as isoelectric point and molecular weight, failed to explain selective enrichment on non-fouling films. Statistical analysis of surface amino acid compositions revealed that arginine uniquely distinguishes enriched from diluted proteins (p = 0.005; Bonferroni-corrected p = 0.125 over 25 structural descriptors, consistent with a correlation rather than a significance-corrected effect at the α = 0.05 level). We propose, but do not yet establish causally, that surface-exposed arginine residues, via their chaotropic guanidinium groups, may contribute to the local disruption of the protective hydration layers of anti-fouling coatings, thereby facilitating protein accumulation through enhanced protein–surface and protein–protein interactions. These findings identify surface arginine as the leading candidate descriptor for selective adsorption on hydration-layer–protected biomaterials and provide a hypothesis-generating framework for the molecular basis of the Vroman effect on non-fouling surfaces.

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