タンパク質の動きが連携して機能発現するバイオナノマシンの構築
| Project/Area Number |
21K04850
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28040:Nanobioscience-related
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
山中 優 奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, URA (60632825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣田 俊 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90283457)
松尾 貴史 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50432521)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | ビルディングブロック / タンパク質デザイン / 構造領域交換 / タンパク質超分子 / バイオナノマシン / 人工タンパク質設計 / 構造領域シャッフリング / 構成分子間連携 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではドメインスワッピングの概念を拡大した独自の分子設計手法：構造領域シャッフリングを確立し、センサータンパク質を自在に超分子化させる。立体構造ベースでタンパク質分子を分割し、相対的な位置を改変することで分子間での相補的な構造マッチングを形成、任意の構造・順序・サイズのタンパク質超分子とし構成分子の動きを連携させることで機能を発現させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和５年度は、これまでに構築されたタンパク質超分子構造設計システムによりデザインした構造領域シャッフリングタンパク質超分子について、実際にデザイン通りの構造を形成するかを調べた。デザインした分子は特段の処理も無く大腸菌内において超分子として発現していること、結晶構造解析においてデザイン通りの超分子構造をとっていることが明らかとなった。また、これまでに構築できているビルディングブロックタンパク質BBP-l9にCOのセンシングにより2量体から単量体に解離するシトクロムc′の動きを組み込んだ駆動型人工タンパク質超分子ABAについて、その会合状態やリガンドに応答した構造変化挙動についての解析を進め、ABAのヘム還元状態でのCOおよびヘム酸化状態でのイミダゾールの結合による超分子状態の解離・会合挙動の詳細について、SEC-MALSやHS-AFM等の解析で明らかにした。さらにこれまでに構築したBBP-l9を3分子を連結した新たなビルディングコアCPC3についても解析を進め、CPC3が大腸菌内ではN末端とC末端が開いた鎖状構造で様々な構造とっており、抽出後のエタノール処理により単一のコンパクトな構造へ変化へと変化し、この処理によりN末端とC末端が閉じた環状構造になることを明らかにした。
研究期間全体を通して、構造領域シャッフリングによるタンパク質超分子のデザインのアクセスビリティと自由度が飛躍的に向上した。動きを組み込んだ人工タンパク質超分子を自由自在に設計には未だ課題は有るが、ABA等の詳細な挙動解析によって今後の設計指針が示された。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
