相分離タンパク凝集体をほぐす人工タンパク質の合理的設計
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion |
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| Project/Area Number |
21H00379
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鎌形 清人 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90432492)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 液液相分離 / タンパク質 / ペプチド / 凝集体 / 合理的設計 / 相分離 |
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| Outline of Research at the Start |
液液相分離するタンパク質は、密集した会合状態を形成し、疾患の原因となる不溶性の凝集体に成長する。この密集状態では、タンパク質中の特定の立体構造を持たない天然変性領域が、かたい分子間βシート構造（不溶性の凝集体）を形成する。このことが神経変性疾患の原因と考えられ、このかたい構造を壊すには、力学エネルギーが必要である。本研究では、ペプチド設計技術と化学・力学エネルギー変換タンパク質を融合し、凝集体をほぐす人工タンパク質の合理的設計を行う。さらに、単分子蛍光顕微鏡や分子動力学シミュレーションを用いて、デザインした人工タンパク質の「化学・力学エネルギー変換」と「凝集体の破壊」との関連を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
液液相分離するタンパク質は、密集した会合状態を形成し、疾患の原因となる不溶性の凝集体に成長する。この密集状態では、タンパク質中の特定の立体構造を持たない天然変性領域が、かたい分子間βシート構造（不溶性の凝集体）を形成する。このことが神経変性疾患の原因と考えられ、このかたい構造を壊すには、力学エネルギーが必要である。本研究では、ペプチド設計技術と化学・力学エネルギー変換タンパク質を融合し、凝集体をほぐす人工タンパク質の合理的設計を行った。昨年度に設計したペプチド付き人工タンパク質を、大腸菌にて発現し、液体クロマトグラフィーを用いて精製した。次に、p53の液液相分離状態に、ペプチド付き人工タンパク質と分子レールDNAと化学エネルギーATPを加えたところ、1つのペプチド付き人工タンパク質が予想に反して相分離状態を促進することが分かった。相分離促進のメカニズムを調べたところ、このペプチド付き人工タンパク質が単体で液液相分離することが分かった。この相分離の効果を考慮すると、2種類のペプチド付き人工タンパク質は、p53の液液相分離状態をわずかに促進、または、抑制することが明らかになった。続いて、固体状の凝集体形成の条件で同様の実験を行ったところ、ペプチド付き人工タンパク質は2種類とも固体状の凝集体形成を少し抑制することが分かった。以上より、凝集体をほぐす人工タンパク質を合理的に設計することができた。今後、凝集体抑制効果を高める設計を検討することが必要である。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(27 results)
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[Journal Article] Giant Carbon Nano-Test Tubes as Versatile Imaging Vessels for High-Resolution and In Situ Observation of Proteins2022
Author(s)
Tracy T Chuong, Toshihiko Ogura, Norihito Hiyoshi, Kazuma Takahashi, Sangho Lee, Keita Hiraga, Hiroki Iwase, Akira Yamaguchi, Kiyoto Kamagata, Eriko Mano, Satoshi Hamakawa, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani, Galen D Stucky, Tetsuji Itoh
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Journal Title
ACS Applied Materials & Interfaces
Volume: 14
Issue: 23
Pages: 26507-26516
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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