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進化分子工学の化学拡張による光機能性ペプチドの創発と応用

Publicly Offered Research

Project AreaEmergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
Project/Area Number 23111724
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

伊藤 嘉浩  独立行政法人理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 主任研究員 (40192497)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsアプタマー / アゾベンゼン / 進化分子工学 / 光応答性 / 光異性化 / ペプチド / 試験管内進化法 / アプタザイム / 光応答性アプタマー / ペプチドアプタマー / リボソームディスプレイ
Outline of Annual Research Achievements

これまでに、従来の動的分子認識における精密な有機分子設計に、進化という生物戦略を採り入れた「試験管内分子進化法」を融合して「任意の」ゲスト(ターゲット)分子に対するホスト分子(ペプチドアプタマー)をテーラーメイドに創出し、そのホストーゲスト集合体形成を動的に制御できることを明らかにし、バイオテクノロジー分野へ応用できる光応答性タグの創出を目指した。
具体的な任意のターゲットには、生化学実験でよく用いられるアビジンを選び、これに対し、光スイッチ機能をもって補足・放出したり、吸着・脱着したりするペプチドアプタマーについて詳細な検討を行った。具体的には、詳細の解離、結合の測定を行うとともに、光照射によってコンフォメーション変化が起こることを円偏光二色性測定により明らかにし、これにより吸脱着が制御されることを明らかにした。
新たにゲスト分子としてプロテインAやグルタチオンを選び、光スイッチ機能をもって補足・放出できるシステムを検討した。具体的にはまず、ゲスト分子を固定化したアフィニティーカラムを作成した。ここに無細胞翻訳系を用いて調製するアゾベンゼンを導入したペプチドのランダム配列ライブラリーを提示したリボソームを添加し、アフィニティーカラムに結合させた。結合しなかったものを洗浄した後、続いて光照射を行い異性化し、脱離する分子を目的分子として回収した。これを所定の方法で増殖(逆転写→PCR増幅→転写)した。この一連の操作を繰り返すことにより試験管内進化を行い、光スイッチング・ペプチドアプタマーを調製した。クローニングしてペプチド配列を解析し、得られたペプチドアプタマーが光に応答して吸脱着することを明らかにした。
本結果は、将来バイオテクノロジー分野で応用できる光アフィニティ・タグとして有用である。

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。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] 生物進化の模倣による機能性ペプチドの創製2013

    • Author(s)
      多田誠一
    • Journal Title

      高分子論文集

      Volume: 未定

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In vitro selection of a photo-responsive peptide aptamer by ribosome display2012

    • Author(s)
      Mingzhe Liu, Seiichi Tada, Mika Ito, Hiroshi Abe, and Yoshihiro Ito
    • Journal Title

      Chemical Communication

      Volume: 48 Issue: 97 Pages: 11871-11873

    • DOI

      10.1039/c2cc36618e

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 進化分子工学の化学拡張による機能付加分子認識の創成2013

    • Author(s)
      伊藤 嘉浩
    • Organizer
      新学術領域「分子ナノシステムの創発化学」領域終了公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 進化分子工学による創発化学進化分子工学の化学拡張による光機能性ペプチドの創発と応用2012

    • Author(s)
      多田誠一, 伊藤嘉浩
    • Organizer
      新学術領域「分子ナノシステムの創発化学」第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-02-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 進化分子工学による創発化学 進化分子工学の化学拡張による光機能性ペプチドの創発と応用2012

    • Author(s)
      多田 誠一
    • Organizer
      新学術領域「分子ナノシステム創発化学」第4回全体会議
    • Place of Presentation
      長野
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] In vitro Selection of a Photo-responsive Peptide Aptamer by Ribosome Display2012

    • Author(s)
      Ito Yoshihiro
    • Organizer
      AsiaNano 2012
    • Place of Presentation
      Lijiang、China
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光照射による結合制御の可能なストレプトアビジン結合性ペプチドのn vitroセレクション2011

    • Author(s)
      多田誠一, 劉明哲, 伊藤嘉浩
    • Organizer
      第60回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2011-09-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 進化分子工学による創発化学-進化分子工学の化学拡張による光機能性ペプチドの創発と応用2011

    • Author(s)
      伊藤嘉浩
    • Organizer
      新学術領域分子ナノシステム創発化学第3回全体会議
    • Place of Presentation
      別府
    • Year and Date
      2011-08-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 進化分子工学による創発化学進化分子工学の化学拡張による光機能性ペプチドの創発と応用2011

    • Author(s)
      多田誠一, 伊藤嘉浩
    • Organizer
      新学術領域「分子ナノシステムの創発化学」第三回全体会議
    • Place of Presentation
      別府
    • Year and Date
      2011-08-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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