タンパク質の“しなやかさ”を創発するプラスチック抗体の創成

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 23111716
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 星野 友 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40554689)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: ナノゲル / 分子認識 / 体積相転移 / ヘモグロビン / 動力学 / pKa変化 / ボーア効果 / プロトンポンプ / ナノ粒子 / ナノゲル粒子 / プラスチック抗体

Outline of Annual Research Achievements

分子認識能を持つ感温性ナノゲルの調製法を開発し、ポリNイソプロピルアクリルアミドを主原料とした多官能性ナノゲルの体積相転移現象を利用すれば温度に応じてタンパク質認識能を可逆スイッチング可能だと示した[1]。また、相転移前後で高分子鎖のしなやかさが変化する事を利用するとタンパク質の結合・解離速度をコントロール可能であることを示した[2]。さらに、ヘモグロビンのボーア効果の様に、アミン含有ナノゲルに構造変化を起こすとナノゲル内のイオン性官能基のpKaが可逆的に変化することを明らかにした。この現象を利用すると効率的に二酸化炭素を分離回収可能な新規材料を作成できた[3]。同様に、プロトンポンプの機能発現メカニズムを模倣し、ナノ粒子のしなやかな構造変化を利用することでプロトンポンプのように能動的にイオンを輸送可能な材料の開発を行った。
[1] Angew. Chem., 51, 2405-2408 (2012) [2] J. Am. Chem. Soc., 134, 15209-15212 (2012). [3] J. Am. Chem. Soc., 134, 18177-18180 (2012).

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Preparation of Palladium-loaded Polymer Nanoparticles with Catalytic Activity for Hydrogenation and Suzuki Coupling Reactions (2013)
  • Author(s): Hirokazu Seto, Takato Morii, Tamami Yoneda, Tatsuya Murakami、Yu Hoshino, Yoshiko Miura
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 42 Issue: 3 Pages: 301-303
  • DOI: 10.1246/cl.2013.301
  • NAID: 10031155787
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polymer Nanoparticle–Protein Interface. Evaluation of the Contribution of Positively Charged Functional Groups to Protein Affinity (2013)
  • Author(s): Yusuke Yonamine, Keiichi Yoshimatsu, Shih-Hui Lee, Yu Hoshino, Yoshio Okahata, Kenneth J Shea
  • Journal Title: ACS applied materials & interfaces Volume: 5 Issue: 2 Pages: 374-379
  • DOI: 10.1021/am302404q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 温度応答性ナノゲルから成るCO2 吸収材料の開発 (2013)
  • Author(s): 星野友、三浦佳子、井上元
  • Journal Title: 配管技術 Volume: 2 Pages: 6-11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface Modification of Siliceous Materials Using Maleimidation and Various Functional Polymers Synthesized by Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization (2012)
  • Author(s): Hirokazu Seto, Masaki Takara, Chie Yamashita, Tatsuya Murakami, Takeshi Hasegawa, Yu Hoshino, Yoshiko Miura
  • Journal Title: ACS Appl. Mater. Interfaces Volume: 4 Issue: 10 Pages: 5125-5133
  • DOI: 10.1021/am301637q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Adsorption of CO2 Triggered by Phase Transition of Amine-Containing Nanoparticles. (2012)
  • Author(s): Y. Hoshino, K. Imamura, M. Yue, G. Inoue, Y. Miura
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 134 Issue: 44 Pages: 18177-18180
  • DOI: 10.1021/ja3080192
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of Protein-Binding Kinetics on Synthetic Polymer Nanoparticles by Tuning Flexibility and Inducing Conformation Changes of Polymer Chains. (2012)
  • Author(s): Y. Hoshino, M. Nakamoto, Y. Miura
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 134 Issue: 37 Pages: 15209-15212
  • DOI: 10.1021/ja306053s
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Engineered Synthetic Polymer Nanoparticles as IgG Affinity Ligands (2012)
  • Author(s): S.-H. Lee, Y. Hoshino, A. Randall, Z. Zeng, P. Baldi, R.-A Doong, K. J. Shea
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 134 Issue: 38 Pages: 15765-15772
  • DOI: 10.1021/ja303612d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An ELISA-mimic Screen for Synthetic Polymer Nanoparticles with High Affinity to Target Proteins. (2012)
  • Author(s): Y. Yonamine, Y. Hoshino, and K. J. Shea
  • Journal Title: Biomacromolecules Volume: 13 Issue: 9 Pages: 1952-1957
  • DOI: 10.1021/bm300986j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature-Responsive "Catch-and-Release" of Proteins using Multifunctional Polymer Nanoparticles. (2012)
  • Author(s): K. Yoshimatsu, B. K. Lesel, Y. Yonamine, J. M. Beierle, Y. Hoshino, and K. J. Shea
  • Journal Title: Angew. Chem. Intl. Ed. Volume: 51 Issue: 10 Pages: 2405-2408
  • DOI: 10.1002/anie.201107797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] タンパク質やペプチドを認識する合成ナノ粒子“プラスチック抗体”の開発 (2012)
  • Author(s): 星野友
  • Journal Title: BIO INDUSTRY Volume: 29 Pages: 53-61
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 生体分子認識能を有する高分子ナノ粒子“プラスチック抗体”の設計 (2012)
  • Author(s): 星野友
  • Journal Title: 化学工学会 バイオ部会ニュースレター Volume: 31 Pages: 11-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature-Responsive "Catch and Release" of Proteins by using Multifunctional Polymer-Based Nanoparticles (2012)
  • Author(s): Keiichi Yoshimatsu, Benjamin K.Lesel, Yusuke Yonamine, John M.Beierle, Yu Hoshino, Kenneth J.Shea
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. Volume: 51 Issue: 10 Pages: 2405-2408
  • DOI: 10.1002/ange.201107797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Rational Design of a Plastic Antidote : Synthetic Polymer Nanoparticles that Neutralize Toxic Peptides in Vivo (2011)
  • Author(s): Hoshino Y, Koide H, Furuya K, Haberaecker W W., Lee S, Kodama T, Kanawaza H, Oku N, Shea K J
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 109 Issue: 1 Pages: 33-38
  • DOI: 10.1073/pnas.1112828109
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ビニルアミン含有感温性ポリマーからなるCO2吸収液の調製と評価 (2013)
  • Author(s): 今井 健太、今村 和史、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会 第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2013-03-19
• [Presentation] 相転移型ナノゲル粒子のCO2吸収容量向上方法の検討 (2013)
  • Author(s): 今村 和史、今井 健太、山下 知恵、Yue Mengchen、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会 第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2013-03-19
• [Presentation] 二酸化炭素の可逆吸収の為のハイドロゲルフィルムの開発 (2013)
  • Author(s): 星野 友、Yue Mengchen、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会 第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2013-03-19
• [Presentation] ビニルアミン含有ポリマーを用いたCO2吸収液の調製 (2013)
  • Author(s): 今井 健太、今村 和史、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第15回化学工学会学生発表会
  • Place of Presentation: 北九州市立大学
  • Year and Date: 2013-03-02
• [Presentation] プロトンポンプを模倣した熱駆動イオン輸送システムの開発 (2013)
  • Author(s): 星野友
  • Organizer: 第二回次世代の物質科学・ナノサイエンスを探る
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2013-01-17
  • Invited
• [Presentation] 高分子ナノ粒子の分子認識機能設計 (2012)
  • Author(s): 星野友
  • Organizer: 高分子学会九州支部若手の会
  • Place of Presentation: 延岡
  • Year and Date: 2012-12-06
  • Invited
• [Presentation] Poly vinylamineを用いたCO2吸収材料の開発 (2012)
  • Author(s): 今井 健太、今村 和史、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 2012年日本化学会西日本大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2012-11-10
• [Presentation] Development of High-Efficient CO2 Adsorbent by Using Phase Transition of Nanoparticles Containing Amine Groups (2012)
  • Author(s): M. Yue, Y. Hoshino, Y. Miura
  • Organizer: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-23
• [Presentation] 温度応答性ポリマーナノ粒子による能動的イオン輸送 (2012)
  • Author(s): 大橋 良平、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会 第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Effect of amine on CO2 capture-release of N-isopropylacrylamide based nanoparticles (2012)
  • Author(s): 岳 梦晨、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 化学工学会 第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] マンノース含有Poly-N-Isopropylacrylamideナノ粒子の相状態と標的レクチンの結合速度相関 (2012)
  • Author(s): 仲本 正彦、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] レクチン認識ナノゲル粒子の粘弾性と標的結合速度の相関 (2012)
  • Author(s): 仲本 正彦、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第49回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2012-06-30
• [Presentation] Investigation of CO2 capture-release capacity by using N-isopropylacrylamide (NIPAm) nanoparticles containing amine group (2012)
  • Author(s): 岳 梦晨、星野 友、三浦 佳子
  • Organizer: 第49回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2012-06-30
• [Presentation] タンパク質を多点認識するナノゲル粒子のコンフォメーション変化が標的結合・解離速度に与える影響 (2012)
  • Author(s): 星野 友、仲本 正彦、三浦 佳子
  • Organizer: 第22回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2012-06-25
• [Presentation] タンパク質結合性ナノ粒子のコンフォメーション変化が標的結合・解離速度に与える影響 (2012)
  • Author(s): 星野 友、仲本 正彦、三浦 佳子
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-05-30
• [Presentation] 感温性ナノゲル粒子による低・コスト二酸化炭素吸脱着法の開発 (2012)
  • Author(s): 星野 友、今村 和史、岳 梦晨、三浦 佳子
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-05-30
• [Presentation] The Kinetics of Concanavalin A Binding to Poly-N-Isopropylacrylamide Nanoparticles that are Functionalized with Mannose (2012)
  • Author(s): Masahiko NAKAMOTO, Yu HOSHINO, Yoshiko MIURA
  • Organizer: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference（IACIS2012）
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2012-05-14
• [Presentation] Influence of polymer density of plastic antibodies on target binding kinetics (2012)
  • Author(s): Yu Hoshino, Masahiko Nakamoto, Yoshiko Miura
  • Organizer: 243rd ACS National Meeting
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国、San Diego
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] 二酸化炭素吸収のための相転移型アミン含有ナノゲル粒子の開発 (2012)
  • Author(s): 星野友・今村和史・三浦佳子
  • Organizer: 化学工学会第77年会
  • Place of Presentation: 工学院大学
  • Year and Date: 2012-01-24
• [Presentation] Plastic antibody & molecular recognition at polymer surface (2011)
  • Author(s): Yu Hoshino
  • Organizer: GCOE satellite symposium on nanobioscience, nano biotechnology and nanomedicine
  • Place of Presentation: 九州大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-28
• [Presentation] Affinix Q4とAffinix QN proを用いたプラスチック抗体の粘弾性と分子認識速度の相関解析 (2011)
  • Author(s): 星野友、仲本正彦、三浦佳子
  • Organizer: 第5回QCM研究会
  • Place of Presentation: 東京會舘(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-14
• [Presentation] Design of plastic antibodies for major mediators of death in sepsis (2011)
  • Author(s): Yu Hoshino, Hiroyuki Koide, Dai Oyama, Yusuke Yonamine, Shih-Hui Lee, Yoshiko Miura, Naoto Oku, Kenneth J.Shea
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] Plastic Antibodies : Development and Applications (2011)
  • Author(s): Yu Hoshino, Kenneth J.Shea
  • Organizer: ASAM-3
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 敗血症治療のためのプラスチック抗体の開発 (2011)
  • Author(s): 星野友、小出裕之、尾山大、奥直人、Kenneth J.Shea
  • Organizer: 第40回医用高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2011-07-26
• [Presentation] プラスチックプロテインAの開発 (2011)
  • Author(s): 星野友、前野克行、Lee Shih-Hui, Kenneth J.Shea
  • Organizer: 第21回バイオ・高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2011-07-25
• [Presentation] Contribution of Viscoelasticity of Plastic Antibodies on the Target Binding Kinetics (2011)
  • Author(s): Yu Hoshino, Yoshiko Miura
  • Organizer: 第60回高分子学会年会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Remarks] 研究者情報 星野 友
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K003810/research.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] タンパク質用アフィニティー分離剤 (2013)
  • Inventor(s): 矢野 勝彦、山崎 亜希、星野 友、三浦 佳子
  • Industrial Property Rights Holder: 矢野 勝彦、山崎 亜希、星野 友、三浦 佳子
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-037389
  • Filing Date: 2013-02-27
• [Patent(Industrial Property Rights)] イオン濃度勾配発生システム、装置、方法及び温度応答性電解質材料 (2012)
  • Inventor(s): 星野友、三浦佳子、今村和史、ゆえめんちぇん、大橋良平
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2012-08-17
  • Overseas