2022 Fiscal Year Annual Research Report
生体発動分子の創成：自然界の生体分子の改造とゼロからの設計
| Project Area | Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion |
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| Project/Area Number |
18H05420
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
古田 健也 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究マネージャー (40571831)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古賀 信康 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (50432571)
小杉 貴洋 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (00771388)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 生物分子モーター / DNAナノテクノロジー / タンパク質デザイン / ATP加水分解酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規リニア型生体発動分子の開発に関して、天然の生体分子モーター・ダイニンと多様な生物に存在する様々なDNA結合タンパク質を組み合わせて改造することで、認識配列が異なる２種類以上のモーターを１本のDNAナノチューブ上で、クロストークを最小限に抑えた状態で動かすことに成功し、複数種のナノメートルサイズの「荷物」を自動的に仕分けたり統合したりするシステムのプロトタイプの創出に成功した。これにより、これまでの天然の分子モーターでは難しかったレールの形状や運動の精密な制御を可能にした。
これに加えて、自然界に存在する回転型生体発動分子を、計算機を用いたタンパク質設計技術を用いて改造することで、進化の過程で失われた機能を復活させ新規アロステリック部位を設計し、その回転を加速及び制御することに成功した。
また、生体発動分子の新規設計に向け、ATP結合タンパク質および多量体タンパク質の新規設計を行った。まず生体発動分子を新規設計するためのタンパク質ビルディングブロックを創出する手法の開発を行い、これに成功した。そして、これらの手法を発展させ、ATPに結合するタンパク質の設計に成功した。また複合体形成能を有するタンパク質を設計する技術を開発することで、2,5,6量体の対称多量体構造へと自己集合能を持つ生体発動分子の設計に成功した。
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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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Research Products
(44 results)
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[Journal Article] Design of complicated all-α protein structures2024
Author(s)
Sakuma Koya、Kobayashi Naohiro、Sugiki Toshihiko、Nagashima Toshio、Fujiwara Toshimichi、Suzuki Kano、Kobayashi Naoya、Murata Takeshi、Kosugi Takahiro、Tatsumi-Koga Rie、Koga Nobuyasu
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Journal Title
Nature Structural and Molecular Biology
Volume: 31
Pages: 275～282
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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