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 |
Granted (Fiscal Year 2022)
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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4年度は、グーグル傘下のDeepMind社の構造計算ツールAlphaFold2を組み込んだ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システムの構築を進め、同一タンパク質分子において構造領域シャッフリングを施した、ホモ分子種間でのドメインスワッピングタンパク質超分子のモデル分子をデザインした。現在、デザインした分子が実際にデザイン通りの構造を形成するか大腸菌による発現、発現した場合はその構造特性・物性について、紫外可視吸（UV-vis）、円二色性（CD）、サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）、多角度光散乱（MALS）により検討している。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をSEC-MALS、原子間力顕微鏡（AFM）などで解析を進め、ABAのCOセンシングサイトであるヘムが、還元状態でのCOの結合だけでなく、酸化状態でのイミダゾールの結合によってもABAの超分子状態の解離が起きることが明らかになった。さらに令和3年度に構築した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SEC、AFM、およびX線小角散乱（SAXS）で構造解析を進め、CPC3がN末端とC末端が閉じた環状構造をとり得ることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度からの新型コロナウイルス感染症による実地実験の遅れがあり、実験可能となった後も使用する共通機器で利用集中が生じたため、全体的な計画で未だ遅れがある。
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| Strategy for Future Research Activity |
機器利用の集中は解消しつつあるため、今後は全体的な計画の遅れを解消するように実地実験に経費を集中的に投入し研究項目を推進を図る。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
