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Mechanism of cell-penetration of an artificial coiled-coil protein carrier having high structure anisotropy.

Research Project

Project/Area Number 20K05285
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28040:Nanobioscience-related
Research InstitutionNippon Institute of Technology

Principal Investigator

Sano Ken-Ichi  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (80321769)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池添 泰弘  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (70334315)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords細胞内デリバリー / コイルドコイル構造 / ナノ構造 / エンドサイトーシス / 受動輸送 / コイルドコイル / 人工タンパク質
Outline of Research at the Start

我々が創製した細胞内DDS担体CCPC 140は、剛直で高い構造異方性を有するカチオン性人工タンパク質であり、極めて高い細胞透過活性を示す。本研究では、グリコサミノグリカン依存的な能動輸送経路におけるCCPC 140の物理化学的性質によって活性化されるパスウェイの解析および、高い構造異方性を持つカチオン分子が細胞膜に与える物理刺激の定量評価を通して、CCPC 140の高い細胞透過メカニズムを明らかにすることを目指すものである。

Outline of Final Research Achievements

Efficient delivery of proteins and peptides into cancer cells are investigated, and tried to apply it to treatment. However, previously investigated drug delivery carriers for cell-penetration did not show enough efficiency for intracellular delivery, which restrict the use of cancer therapy. In a previous study, we have created an artificial protein cell-penetrating carrier, and its cell-penetrating activity shows ~ 1000 times greater than that of previously reported carriers. In this study, we have investigated that the mechanism of the superior cellular internalization of the artificial protein carrier. As a result, it is revealed that the behavior of the artificial protein carrier cell-penetration based on the structural properties of the molecule differs from that of previously reported carriers, and also cleared that the efficiency of the binding and activation of cell-penetration activity of the artificial protein is much greater than that of previously reported carriers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究成果により、細胞透過人工タンパク質が、従来から知られている細胞表面にある糖鎖だけでなく、別の糖鎖へ強く結合し、その結果、細胞内への導入を効率よく誘導できることが明らかになった。さらに、人工タンパク質の細胞表面への結合そのものによって生じる細胞膜への力学的なストレスが、細胞内への導入に大きく関与していることを示したことは、応用利用だけでなく、基礎科学における新たな知見を与えた。これらの知見は、細胞内への運び屋の新たな設計指針を与えるものである。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 繊維状人工タンパク質の優れた細胞透過活性2022

    • Author(s)
      佐野健一
    • Journal Title

      細胞

      Volume: 54 Pages: 48-51

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞透過活性の向上を目的とした細胞透過人工タンパク質の多量体化2022

    • Author(s)
      石田啓太、佐野健一
    • Organizer
      高分子学会北関東支部会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] コイルドコイルタンパク質が活性化するグリコサミノグリカン依存性カベオラエンドサイトーシス2022

    • Author(s)
      佐野健一
    • Organizer
      第3回 北大セミナー 『ナノバイオエンジニアリングの最前線』
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞透過人工タンパク質の多量体化による細胞透過活性への影響2022

    • Author(s)
      石田啓太、佐野健一
    • Organizer
      日本生化学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質の物理化学的性状が細胞への取り込み経路を制御する2021

    • Author(s)
      貫井千聖、佐野健一
    • Organizer
      日本生化学会関東支部会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] コイルドコイルタンパク質が惹起するグリコサミノグリカン鎖依存的カベオラエンドサイトーシス2021

    • Author(s)
      佐野健一、池添泰弘
    • Organizer
      日本生化学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of Glycosaminoglycans on Endocytosis and Direct Penetration for Cell Internalization of Coiled-Coil Protein Carrier2021

    • Author(s)
      Ken-Ichi Sano, Yuta Nomata, Yasuhiro Ikezoe
    • Organizer
      Pacifichem2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coiled-Coil Protein Carrierの細胞透過活性における細胞表面の糖鎖修飾の重要性2020

    • Author(s)
      野亦 裕太、佐野 健一
    • Organizer
      高分子討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Coiled-Coil Protein Carrierの細胞透過活性に細胞表面のグリコサミノグリカン鎖が及ぼす影響2020

    • Author(s)
      佐野 健一、野亦 裕太、池添 泰弘
    • Organizer
      日本生化学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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