| Project Area | Kinetics-Driven Supramolecular Chemistry |
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| Project/Area Number |
21H05095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Okumura Masaki 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (50635810)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥40,950,000 (Direct Cost: ¥31,500,000、Indirect Cost: ¥9,450,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2021: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
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| Keywords | 反応遅延制御 / LLPS / 酸化的フォールディング / 活性亢進剤 / フォールディング / potein assembly / レドックス反応場 / 小胞体 / protein assembly |
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| Outline of Research at the Start |
蛋白質の四次構造形成は、生体における非対称分子集合化反応である。この形成プロセス反応は、生物学において未解明である。試験管内、ポリペプチド鎖とシャペロンなど補助因子間での反応では、四次構造形成効率は大幅に低下する。つまりこの過程は、従来の概念では理解することができず、その解明には反応の概念を変革する必要がある。四次構造形成の起点は、複数種のポリペプチド鎖の局所濃縮である。本研究代表者は、小胞体内に形成される新たな反応場が基質を選択的に濃縮することを発見した。本研究における四次構造形成過程の詳細な機序解明は、人工環境での四次構造形成を可能にする人工遅延反応場構築の道を切り拓く
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| Outline of Final Research Achievements |
Based on interdisciplinary collaborative research involving biochemistry, structural biology, cell biology, computational science, and organic synthetic chemistry, we discovered a new catalytic reaction field in cell for the kinetic-controlled folding catalysis. Furthermore, we developed de novo redox compounds that control enzyme activity, enabling chemical control of the reaction field to kinetically control protein folding. Taken together, this result paves the way to understanding the paradigm "multi-molecule-to-multi-molecule reaction of enzyme reaction field-substrate".
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本課題ではオルガネラ内での液滴形成と、その内部での酵素反応遅延の発見に至った。遅延反応場としての液滴の新たな生命機能を示す革新的な研究と位置づけられ、シグナル伝達に限らず、様々な細胞内化学反応を制御するメゾスケール反応場として、液滴の概念を飛躍的に拡張する可能性を秘める。その学術的意義は遅延反応場としての液滴が「酵素-基質１対１反応」という従来酵素反応の常識を変革する、新たな「酵素反応場-基質の“多分子-対多分子”反応」と明示される上位概念を創出することが期待できる。本酵素が神経変性疾患やⅡ型糖尿病と関わることが指摘されていることから、新たな治療戦略に繋がる可能性があり、その社会的意義は高い。
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