| Project/Area Number |
22K19057
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 満 京都大学, 医生物学研究所, 助教 (70737460)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | ナノディスク / 膜タンパク質 / グラフトポリマー / 無細胞タンパク質合成 / 自己組織化 / ポリマーディスク |
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| Outline of Research at the Start |
膜タンパク質は創薬のターゲットとして重要な分子である。その構造解析は、界面活性剤などによる可溶化が必要となる。しかし、界面活性剤による可溶化は、生体膜環境と異なるため膜タンパク質が天然構造を形成しない懸念がある。また、ナノディスクは、生体膜類似の環境を持つが、その作製が極めて難しい。そこで、本研究では、申請者が開発した両親媒性グラフトポリマーを基盤とした簡便なナノディスク作製法の構築、無細胞タンパク質合成を用いたナノディスクへの膜タンパク質の直接組み込み法を確立する。これにより、既存の膜タンパク質可溶化法の問題点を解決した新しい膜タンパク質構造解析ツールを創出することを目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed polymer nanodiscs based on temperature-responsive graft polymers to address the challenges in the structural analysis of membrane proteins. The polymers self-assemble to form nanodiscs, and small-angle scattering measurements revealed that these nanodiscs have hydrophobic regions similar in size to biological membranes. Additionally, we discovered that model membrane proteins can be directly incorporated into the nanodiscs using cell-free protein synthesis. Furthermore, this method confirmed that the membrane proteins are correctly folded and retain their functionality. These findings indicate that this new approach can solve the issues of traditional membrane protein solubilization methods and shows potential as a novel tool for membrane protein structural analysis.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、温度応答性グラフトポリマーベースのナノディスクを開発し、膜タンパク質の構造解析における課題の解決に寄与すると考えられる。この手法により、膜タンパク質が天然の構造を保持できることが示され、構造生物学研究における有用な技術となる可能性がある。今後、膜タンパク質の構造解析が進むことで、新しい治療薬の設計が期待される。特に、がんや神経変性疾患などの治療において、新たな治療法の開発が見込まれ、製薬業界やバイオテクノロジー分野で広く応用され、健康の向上に貢献することが期待される。
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