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Creation of periodic pattern of metal nanoparticles on helical lattice of internal skeleton of microtubules

Research Project

Project/Area Number 17K14517
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

INABA Hiroshi  鳥取大学, 工学研究科, 助教 (00778011)

Research Collaborator MATSUURA kazunori  
KAKUGO akira  
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords微小管 / チューブリン / ペプチド / Tau / 分子内包 / 金属ナノ粒子 / 生体材料 / ナノマテリアル / ナノバイオ / ナノ材料
Outline of Final Research Achievements

Microtubules are major components of cytoskeleton, which are tubular architectures with 15 nm inner diameter consisting of tubulin protein dimers. In this work, we developed a Tau-derived peptide (TP) which binds to the inner surface of microtubules and encapsulated metal nanoparticles by using TP. We designed four peptides and showed that one of the peptides could bind to the inside of microtubules. By using the peptide, gold nanoparticles and CoPt nanoparticles were encapsulated inside microtubules. Notably, structures and orientation of microtubules were modulated by the encapsulation. In summary, we established a proof of concept for molecular encapsulation inside microtubules to create microtubule-based nanomaterials.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、チューブ状タンパク質集合体である微小管の内部空間に着目し、その内部空間に分子を導入するためのペプチドの開発に成功した。このペプチドを用いることで様々な金属ナノ粒子の微小管への内包を達成し、これら内包により微小管の構造や配向を制御できることを見出した。微小管からなるナノマテリアル開発に新たな展開を示すとともに、微小管を標的とした薬剤設計や、生体環境における微小管の理解につながる基盤技術を構築した。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Molecular Encapsulation Inside Microtubules Based on Tau-Derived Peptides2018

    • Author(s)
      Inaba Hiroshi、Yamamoto Takahisa、Kabir Arif Md. Rashedul、Kakugo Akira、Sada Kazuki、Matsuura Kazunori
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 24 Issue: 56 Pages: 14958-14967

    • DOI

      10.1002/chem.201802617

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Peptide Nanomaterials Designed from Natural Supramolecular Systems2018

    • Author(s)
      Inaba Hiroshi、Matsuura Kazunori
    • Journal Title

      The Chemical Record

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 843-858

    • DOI

      10.1002/tcr.201800149

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ペプチド設計に基づく微小管への分子内包と物性解析2019

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、岩崎崇、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第30回高分子ゲル研究討論会
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  • [Presentation] ペプチドを用いた分子内包による微小管の機能改変2019

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、岩崎崇、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第2回分子ロボティクス年次大会
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  • [Presentation] 環状Tau由来ペプチドの微小管への結合解析2019

    • Author(s)
      稲葉央、ジュリアーノ三宅京美、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
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      日本化学会第99春季年会
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  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた緑色蛍光タンパク質内包微小管の創製2019

    • Author(s)
      山本昂久、稲葉央、岩崎崇、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
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      日本化学会第99春季年会
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  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた磁性ナノ粒子内包微小管の創製2019

    • Author(s)
      山田茉由季、山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
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      日本化学会第99春季年会
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  • [Presentation] 微小管内部空間への酸化鉄ナノ粒子の導入2018

    • Author(s)
      山田茉由季、山本昂久、稲葉央、Kabir Arif Md. Rashedul、角五彰、佐田和己、松浦和則
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      第67回高分子学会年次大会
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  • [Presentation] Molecular encapsulation inside microtubules based on Tau-derived peptides2018

    • Author(s)
      Hiroshi Inaba
    • Organizer
      1st Columbia “Molecules, Materials, Devices and Systems in Medicine” Workshop
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた微小管への分子内包2018

    • Author(s)
      稲葉央
    • Organizer
      第11回ナノバイオ若手ネットワーキングシンポジウム
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  • [Presentation] 微小管内部に結合するTau由来ペプチドの創製と分子内包への応用2018

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第28回バイオ・高分子シンポジウム
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  • [Presentation] Design of Tau-derived peptides for molecular encapsulation inside microtubules2018

    • Author(s)
      Hiroshi Inaba, Takahisa Yamamoto, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Kazunori Matsuura
    • Organizer
      The 79th Okazaki Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tau由来ペプチドの設計に基づく微小管への分子内包2018

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] 機能分子内包微小管の構築を指向したTauタンパク質由来ペプチドの開発2018

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      山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
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      第67回高分子討論会
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  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた微小管内部空間への金属ナノ粒子導入2018

    • Author(s)
      山田茉由季、山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第67回高分子討論会
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  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた微小管内部空間への緑色蛍光タンパク質の導入2018

    • Author(s)
      山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      2018年日本化学会中国四国支部大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた金属ナノ粒子内包微小管の創製2018

    • Author(s)
      山田茉由季、山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      2018年日本化学会中国四国支部大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小管内部への分子導入を指向したTauタンパク質由来のペプチド開発2018

    • Author(s)
      山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 蛍光ラベル化Tau由来ペプチドの微小管への結合解析2018

    • Author(s)
      稲葉央、小澤忠弘、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Molecular alignment inside microtubules based on peptide design2017

    • Author(s)
      稲葉央、山本昴久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Tauタンパク質の部分配列を利用した微小管内部への分子導入2017

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第15回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ペプチド設計に基づく微小管内部への分子導入2017

    • Author(s)
      稲葉央
    • Organizer
      NanoBio第10回若手ネットワーキングシンポジウム
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ペプチド分子設計に基づく微小管内部への分子配列化2017

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第27回バイオ・高分子シンポジウム
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ペプチド設計に基づく微小管ナノ空間への分子配列2017

    • Author(s)
      稲葉央
    • Organizer
      第33回若手化学者のための化学道場
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    • Invited
  • [Presentation] 微小管内部への分子導入を指向したTauタンパク質由来ペプチドの開発2017

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] Tau由来ペプチドを用いた微小管内部空間への分子導入2017

    • Author(s)
      山本昂久、稲葉央、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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  • [Presentation] Design of microtubule-binding peptides toward molecular alignment inside microtubule2017

    • Author(s)
      稲葉央、山本昂久、Arif Md. Rashedul Kabir、角五彰、佐田和己、松浦和則
    • Organizer
      第54回ペプチド討論会
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      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 稲葉助教、松浦教授らが天然のタンパク質ナノチューブ「微小管」の穴に分子を詰めることに初めて成功

    • URL

      https://www.tottori-u.ac.jp/item/16092.htm

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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