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2015 Fiscal Year Annual Research Report

ヌンチャク型人工蛋白質を利用した自己組織化ナノブロックの開発とナノ構造空間の創製

Research Project

Project/Area Number 14J10185
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

小林 直也  信州大学, 総合工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywords自己組織化 / 人工蛋白質 / 蛋白質ナノブロック / 超分子 / ナノテクノロジー / 合成生物学 / 立体構造解析 / 蛋白質複合体
Outline of Annual Research Achievements

交付申請書に記載した①「頂点と3辺をつくるナノブロック」としてWA20-foldonを創出し、このタンパク質を大腸菌で発現させたところ、可溶性タンパク質として複数のタンパク質複合体の創出に成功した。さらにそれらのタンパク質複合体について交付申請書に記載した②「ナノ構造空間の創製および構造解析」として、ゲルろ過クロマトグラフィー-多角度光散乱(SEC-MALS)、超遠心分析、小角X線散乱(SAXS)等の実験を行い、6の倍数量体の複合体を規則的に形成することを明らかにした。さらに、複合体の溶液中での形状を評価するためにSAXSデータに基づいて剛体モデリング解析を行ったところ、6量体と12量体は、樽型構造と正四面体型構造をそれぞれ形成していることが強く示唆された。この成果は2015年にJournal of the American Chemical Society誌に発表し、表紙掲載及びJACS Spotlightsに選定・紹介記事が掲載された。
さらに、交付申請書に記載した③ 「辺を延長するナノブロック」として人工タンパク質WA20を直列に2個連結した「タンデムWA20ナノブロック」を開発した。ゲルろ過クロマトグラフィー-多角度光散乱(SEC-MALS)、小角X線散乱(SAXS)、分子モデリング解析を行い、このタンデムWA20ナノブロックが環状の自己組織化多量体構造を形成することや、複数種類の人工タンパク質ナノブロックの再構成により環状から直鎖状構造へのフォーム変換が可能であることを明らかにした。さらに、この直鎖状構造体を雲母基板上で巨大超分子ナノ構造体へと自己組織化させ、原子間力顕微鏡による観察に成功した。この成果は、現在、論文投稿準備中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 7 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] プリンストン大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      プリンストン大学
  • [Journal Article] 二量体形成新規人工タンパク質を用いたタンパク質ナノブロック開発による自己組織化ナノ構造複合体の創製2016

    • Author(s)
      小林直也,新井亮一
    • Journal Title

      分子研レターズ

      Volume: 73 Pages: 30-31

  • [Journal Article] 人工タンパク質で「かたち」をつくろう―ブロック遊びしようよ!―2016

    • Author(s)
      小林直也,新井亮一
    • Journal Title

      日本生物工学会誌

      Volume: 94 Pages: 印刷中

  • [Journal Article] Self-assembling nano-architectures created from a protein nano-building block using an intermolecularly folded dimeric de novo protein.2015

    • Author(s)
      Naoya Kobayashi, Keiichi Yanase, Takaaki Sato, Satoru Unzai, Michael H. Hecht, and Ryoichi Arai.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 137 Pages: 11285-11293

    • DOI

      10.1021/jacs.5b03593

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 人工蛋白質ナノブロックの設計開発による自己組織化超分子ナノ構造複合体の創出2016

    • Author(s)
      小林直也
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-09
    • Invited
  • [Presentation] 人工蛋白質ナノブロック(PN-Block)による自己組織化ナノ構造創製:“ネオバイオ分子”創出へ向けて2016

    • Author(s)
      小林直也, 木村尚弥, 新井亮一
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-09
    • Invited
  • [Presentation] 超安定化二量 体人工蛋白質Super WA20 (SUWA)の安定化機構解析と蛋白質ナノブロックへの応用2016

    • Author(s)
      木村尚弥, 小林直也, 新井亮一
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [Presentation] 二量体形成新規人工タンパク質を用いた蛋白質ナノブロック(PN-Block)による自己組織化ナノ構造複合体の創製2016

    • Author(s)
      小林直也
    • Organizer
      PF研究会「徹底討論!小角散乱の魅力~基礎・応用・産業利用」
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-03-30 – 2016-03-31
    • Invited
  • [Presentation] 人工蛋白質ナノブロックによる自己組織化ナノ構造複合体の創製2016

    • Author(s)
      小林直也
    • Organizer
      蛋白研セミナー 構造を基盤とする蛋白質科学における未解決問題
    • Place of Presentation
      東京大学先端科学技術研究センター(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-01 – 2016-03-02
    • Invited
  • [Presentation] 分子間フォールディング二量体超安定化人工タンパク質Super WA20 (SUWA)の創製2015

    • Author(s)
      木村尚弥, 小林直也, 新井亮一
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会合同大会(BMB2015)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] 人工蛋白質ナノブロック(PN-Block)による自己組織化ナノ構造複合体の創出2015

    • Author(s)
      小林直也, 木村尚弥, 新井亮一
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会合同大会(BMB2015)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
    • Invited
  • [Presentation] ナノ構造複合体のスマートプロテインデザイン:人工設計蛋白質を用いた蛋白質ナノブロックの開発及び超安定化2015

    • Author(s)
      小林直也, 木村尚弥, 新井亮一
    • Organizer
      第67回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島県・鹿児島市)
    • Year and Date
      2015-10-26 – 2015-10-28
    • Invited
  • [Presentation] 人工蛋白質ナノブロック(PN-Block)による自己組織化ナノ構造複合体の創出2015

    • Author(s)
      小林直也, 新井亮一
    • Organizer
      2015年度 日本生物工学会中部支部例会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-04
  • [Presentation] ドメインスワップ二量体人工蛋白質を用いた蛋白質ナノブロックによる人工蛋白質複合体の創出2015

    • Author(s)
      小林直也,新井亮一
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      あわぎんホール(徳島県・徳島市)
    • Year and Date
      2015-06-24 – 2015-06-26
    • Invited
  • [Presentation] ドメインスワップ人工蛋白質タンデムWA20による自己組織的ナノ構造複合体の創製と解析2015

    • Author(s)
      稲野紘一, 小林直也, 古賀(巽)理恵, 古賀信康, Michael. H. Hecht, 佐藤高彰, 新井亮一
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      あわぎんホール(徳島県・徳島市)
    • Year and Date
      2015-06-24 – 2015-06-26
  • [Presentation] 超安定化ドメインスワップ二量体人工タンパク質Super WA20 (SUWA)の創製2015

    • Author(s)
      木村尚弥, 小林直也, 古賀(巽)理恵, 古賀信康, 新井亮一
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      あわぎんホール(徳島県・徳島市)
    • Year and Date
      2015-06-24 – 2015-06-26
  • [Presentation] 小角X線溶液散乱法によるユビキチン分子の静的構造及び重合過程の解析2015

    • Author(s)
      稲野紘一, 小林直也, 新井亮一, 佐藤高彰
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      あわぎんホール(徳島県・徳島市)
    • Year and Date
      2015-06-24 – 2015-06-26
  • [Presentation] ドメインスワップ二量体人工蛋白質WA20を利用した蛋白質ナノブロックによる人工蛋白質複合体構造の創製2015

    • Author(s)
      小林直也, 柳瀬慶一,佐藤高彰, Michael H. Hecht, 新井亮一
    • Organizer
      第79回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学旭総合研究棟(長野県・松本市)
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Presentation] ドメインスワップ人工蛋白質タンデムWA20による自己組織的ナノ構造複合体の創製と解析2015

    • Author(s)
      稲野紘一, 小林直也, 古賀(巽)理恵, 古賀信康, Michael. H. Hecht, 佐藤高彰, 新井亮一
    • Organizer
      第79回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学旭総合研究棟(長野県・松本市)
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Presentation] 超安定化ドメインスワップ二量体人工タンパク質Super WA20(SUWA)の創製2015

    • Author(s)
      木村尚弥, 小林直也, 古賀(巽)理恵, 古賀信康, 新井亮一
    • Organizer
      第79回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学旭総合研究棟(長野県・松本市)
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Remarks] 人工タンパク質ナノブロックにより自己組織化ナノ構造創出に成功

    • URL

      http://www.shinshu-u.ac.jp/institution/iccer/topics/iccer/post-21.html

  • [Remarks] ナノブロック「分子技術」を開発

    • URL

      http://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/textiles//news/2015/09/68838.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] ドメインスワップ二量体人工タンパク質2015

    • Inventor(s)
      新井亮一,木村尚弥,小林直也
    • Industrial Property Rights Holder
      信州大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2015-103357
    • Filing Date
      2015-05-21

URL: 

Published: 2016-12-27   Modified: 2022-02-03  

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