Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
自然環境中で微生物はバイオフィルムと呼ばれる膜状の集合体を形成する。バイオフィルムを形成することで微生物は、単独の状態よりも高い能力を発揮する。そのため、バイオフィルムは様々なバイオテクノロジーに実用されているが、生物システムゆえの複雑さ・制御しづらさがある。本研究では、本来は生きた微生物細胞の集合体であるバイオフィルムを、任意の分子で作った人工細胞を用いて分子システムとしてボトムアップ構築する。本研究を通じて、役立つ機能を持った人工細胞を高密度で集合させ、機能させるための方法論の構築を目指す。
申請時の計画に従い、細菌性ナノファイバータンパク質AtaAの両末端にSNAPタグを融合したタンパク質を設計し、大腸菌質内で発現させて精製した。ベンジルグアニン（BG）基で修飾された脂質を含むリポソームをこれと反応させた。BG基脂質を有するリポソーム（BGリポソーム）への効率的な修飾が確認されたものの、BG基脂質を含まないリポソームもわずかに修飾されてしまうという、反応特異性についての課題を残した。申請時には計画していなかった構想ではあるが、抗Akt3ナノボディとAkt3のN末端部をSNAPタグに融合した組換えタンパク質を構築し、BGリポソームをこれらで特異性高く修飾することに成功した。これらを混ぜると抗原抗体反応によりリポソーム同士が結合する。SNAPタグ融合の抗Akt3ナノボディとSNAPタグ融合のAkt3は大腸菌で発現させると封入体を形成してしまうが、リフォールディングによりSNAPタグと抗体抗原反応の両活性を回復させる条件を見出した。SNAPタグ融合の抗Akt3ナノボディとSNAPタグ融合のAkt3を、それぞれ用いて修飾したBGリポソームどうしを混ぜあわせ、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、天然バイオフィルムのような大きな構造体を形成していることが確認できた。役立つ機能を有する人工細胞を高密度に集合化させ、高効率化させる基盤となると期待している。また、同学術変革領域に参画する研究者らとの共同研究を開始することができ、自然拡散によるリポソーム同士の集合だけでなく、光ピンセットによる集合体デザインの実現可能性が示唆された。集合させたリポソームに協奏的な化学反応をさせることを計画していたが、研究期間中に十分な検討はすることができなかった。ただし、領域参画研究者とは反応系についての議論をし、考えを深化できたので継続して取組む予定である。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023
All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 4 results)
Electrochemistry
Volume: 92 Issue: 2 Pages: 022007-022007
10.5796/electrochemistry.23-68120
Frontiers in Bioengineering and Biotechnology
Volume: 10 Pages: 1095057-1095057
10.3389/fbioe.2022.1095057
Journal of Bioscience and Bioengineering
Volume: 135 Issue: 3 Pages: 224-231
10.1016/j.jbiosc.2022.12.012
Biotechnology for Biofuels and Bioproducts
Volume: 16 Issue: 1 Pages: 16-16
10.1186/s13068-023-02267-6
