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効率的な物質輸送を可能にする人工ナノポアチューブの構築

Research Project

Project/Area Number 23K17968
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

神谷 厚輝  群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (70612315)

Project Period (FY) 2023-06-30 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywordsナノポアタンパク質 / 膜タンパク質 / リポソーム / パッチクランプ測定 / 物質輸送 / バイオコンジュゲート
Outline of Research at the Start

リポソーム-リポソーム間の効率的な物質輸送が実現すると、リポソーム内での酵素反応の長期化や複雑化が見込まれる。そこで、本研究では様々な大きさのナノポアを用い、人工的にナノポアをチューブ状にして、リポソーム-リポソーム間の物質輸送の効率化を実現させる。

Outline of Annual Research Achievements

ナノポアタンパク質をリポソームに再構成させることで、リポソームの内外に物質を輸送させることが出来る。本研究では、グラム陰性菌の外膜に存在するouter membrane proteinの一種のOmpGをリポソームへ再構成させる方法を検討した。OmpGは、イオンのほか糖も透過できる。リポソーム作製後にOmpGを加えても、OmpGの再構成量は少なかった。そこで、OmpGとリン脂質フィルムをエタノールで溶解し、OmpGとリン脂質を含むフィルムを作製した。そして、静置水和法でリポソームを作製した。その結果、リポソーム膜に多くのOmpGの再構成に成功した。また、リポソーム内への物質輸送にも成功している。
また、Ompにリンカーを付けることで、イオン透過がどのように変化するかを人工細胞膜のパッチクランプ法にて検討した。リンカーの存在でイオンの透過が阻害することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

国際学会、国内学会に積極的に発表をおこなっている。また、OmpGのリポソームの再構成に関する論文が、ACS Omegaに掲載された。

Strategy for Future Research Activity

リポソーム膜上にOmpGの再構成に成功している。次に、OmpGを繋ぎ止め、タンパク質によるナノチューブの形成を行う。効率的なナノチューブ形成条件の探索をおこなう。そして、リポソーム間をこのナノチューブで連結させ、物質輸送を実現させる。また、リンカーの長さを変えることで、イオン透過の閉塞が変化するかを検討する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Formation of Cell-Sized Liposomes Incorporating a β-Barrel-Structured Porin through Rehydration of a Phospholipid-Membrane Protein Dried Film2024

    • Author(s)
      Tosaka Toshiyuki、Kamiya Koki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 9 Issue: 5 Pages: 5911-5918

    • DOI

      10.1021/acsomega.3c09431

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 膜タンパク質の機能改変とナノポアセンサへの応用2023

    • Author(s)
      神谷 厚輝、登坂 俊行
    • Journal Title

      Seibutsu-kogaku Kaishi

      Volume: 101 Issue: 8 Pages: 426-430

    • DOI

      10.34565/seibutsukogaku.101.8_426

    • ISSN
      0919-3758, 2435-8630
    • Year and Date
      2023-08-25
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Function Investigations and Applications of Membrane Proteins on Artificial Lipid Membranes2023

    • Author(s)
      Tosaka Toshiyuki、Kamiya Koki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 8 Pages: 7231-7231

    • DOI

      10.3390/ijms24087231

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] βバレルポリンのナノポア化と物質透過性の検討2024

    • Author(s)
      登坂俊行、神谷厚輝
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] DEVELOPMENT OF THE METHOD FOR RECONSTITUTION OF BETA-BARREL NANOPORE FORMINIG PROTEIN INTO CELL-SIZED LIPOSOME2024

    • Author(s)
      Toshiyuki Tosaka, Koki Kamiya
    • Organizer
      2024 Biophysical Society Annual Meeting
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノポアによるプロテアーゼの識別に向けたOmpGナノポアの閉塞2024

    • Author(s)
      鈴木遥香、登坂俊行、神谷厚輝
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 改変型Outer membrane protein Gを再構成させた細胞サイズリポソーム形成法の検討2023

    • Author(s)
      登坂俊行、神谷厚輝
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会 16.0
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 改変型βバレルナノポアタンパク質のリポソーム上での機能検討2023

    • Author(s)
      登坂俊行、神谷厚輝
    • Organizer
      第61回生物物理学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ナノポアによるプロテアーゼの識別に向けたOmpGナノポアの閉塞2023

    • Author(s)
      鈴木遥香、登坂俊行、神谷厚輝
    • Organizer
      令和5年度 日本化学会関東支部群馬地区 研究交流発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 群馬大学大学院 理工学府分子科学部門 神谷研究室

    • URL

      http://kamiya.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-07-04   Modified: 2024-12-25  

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