タンパク質分子と集合体の機能化デザイン

• Project/Area Number: 18031026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 田村 厚夫 Kobe University, 理学研究科, 准教授 (90273797)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥12,200,000 (Direct Cost: ¥12,200,000); Fiscal Year 2007: ¥6,600,000 (Direct Cost: ¥6,600,000); Fiscal Year 2006: ¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000)
• Keywords: タンパク質 / デザイン / ナノファイバー / 抗菌ペプチド / ナノチューブ / 生体材料 / 生物・生体工学 / 生物物理 / ナノ材料 / ナノバイオ

Research Abstract

タンパク質の人工設計を行う際、2つの視点を持っている。一つ目は、なぜ自然界のタンパク質は自動的に折りたたまって立体構造を形成し機能を果たすかという基本的な問題の解決を目指す視点である。このため、人工的に1つの因子に着目した人工タンパク質を設計し、自然界では隠された本質を探るものである。二つ目は、理由の如何にかかわらずとにかく人工的に機能化を果たし、その結果を振り返ることで構造機能についての理解を深めるという視点である。一つ目の視点としては、以下の2点について研究を行っている。
1)溶解度と構造形成との相関:タンパク質の立体構造がなぜ形成されてきたのか、特に進化的にいきなり機能を持った構造ができたのかどうかについて、「溶解度」の点から考察した。
2)機能と構造パラメーター(熱力学量を含む)との相関:機能の一例として、抗菌活性を取り上げ、ペプチドを設計し、その構造、疎水性などのパラメーターと機能との相関を探った。
また、二つ目の視点としては、以下の2点に着目した。
3)機能性ナノ構造体:ペプチドを環状化したものを、アミロイド線維のようにβシート様水素結合で積層化することで、中空のナノチューブを形成させた。
4)タンパク質機能の制御を設計に適用:構造転移能を持った機能性タンパク質として、ガン化に関与する小型Gタンパク質Rasおよびその類縁タンパク質を取り上げ、その構造多型を主としてNMR測定によって明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Two conformational states of Ras GTPase exhibit differential GTP-binding kinetics (2008)
  • Author(s): Jingling Liao, 他9名
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Comm. 369 Pages: 327-332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR based structure-activity relationship analysis of an antimic robial peptide, thanatin, engineered by site-specific chemical modification: activity improvement and spectrum alteration (2008)
  • Author(s): T. Imamura, 他6名
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Comm. 369 Pages: 609-615
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transformation of an α-helix peptide into a β-hairpin induced by addition of a fragment results in creation of a coexisting state. (2007)
  • Author(s): Mitsugu Araki, & Atsuo Tamura
  • Journal Title: Proteins: Struct., Funct., Bioinformatics 68 Pages: 860-868
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transformation of an α-helix peptide into a β-hairpin induced by addition of a fragment results in creation of a coexisting state. (2007)
  • Author(s): Mitsugu Araki
  • Journal Title: Proteins : Struct., Funct., Bioinformatics 66 Pages: 860-868
• [Journal Article] Characterization of heme-coordinating histidyl residues of cytochrome b5 based on the reactivity with diethylpyrocarbonate : A mechanism for the opening of axial imidazole rings. (2006)
  • Author(s): Nobuyuki Nakanishi
  • Journal Title: J. Biochem 140 Pages: 561-571