多種類の生体分子を順序つけて2次元膜上に整列提示するナノブロックの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K04888
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 飯嶋 益巳 大阪大学, 産業科学研究所, 特任准教授 (40390728)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ナノバイオ / ナノ材料 / バイオテクノロジー / 生体分子 / 酵素反応

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、IgG-Fc結合ZZタグを整列提示するバイオナノ粒子（ZZタグ提示型バイオナノカプセル：ZZ-BNC）が、バイオセンシング表面においてIgG及びFc融合受容体の配向性を精密に制御し「クラスター化と整列提示化」を同時に達成できる耐久性の高い足場分子であることを見出し、各種バイオセンシングの高感度化を示してきた。そこで本研究は、ZZ-BNC足場技術を「酵素」の整列提示化に発展させ、インビトロでの生産が困難なフラボノイド生合成経路を例に用いて、フラボノイド合成酵素群を整列提示できる改変型ZZ-BNCを作製し、さらに、同一固相上（2次元膜上）で生合成経路の順番に酵素を整列提示できるユニークな「ナノブロック型足場技術」の開発を目指している。平成28年度は、各種アミノ酸Tagに対するAffibodyを全自動1細胞単離解析装置を用いてスクリーニングし、Affibody提示BNCの作製法を検討した。また、フラボノイド合成酵素群の各酵素と、各アミノ酸Tagを融合したAffibody-酵素-アミノ酸Tag提示BNCの作製法を検討した。両作製法は本研究課題の基盤技術となることから、その検討意義、重要性は高いと考える。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

H28年度は、各種アミノ酸Tagに対するAffibodyライブラリーの作製方法及び全自動1細胞単離解析装置を用いてAffibodyをスクリーニングする方法を検討し、Affibody提示BNCの作製を進めている。さらに、フラボノイド合成酵素群の各酵素と、各アミノ酸Tagを融合したAffibody-酵素-アミノ酸Tag提示BNCの作製を進めていることから、当初の計画通り、おおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

H28年度に引き続き、Affibody提示BNCの作製法およびAffibody-酵素-アミノ酸Tag提示BNCの作製法を検討する。さらに、BNCとリポソームの融合法を用いて2次元膜上で各酵素が生合成経路の順番に整列提示するナノブロックの構築を検討するのと同時に、各酵素の整列提示化の形状をHS-AFMを用いて観察する方法を検討する。なお、これらの研究により得られた成果は、原著論文、学会、ホームページ等で幅広く発表する。

Causes of Carryover

平成28年度に実施した研究において、全自動1細胞単離解析装置の高感度化が可能になったことで、当初の使用計画で計上した物品費（消耗品費）の、特に蛍光試薬類の過剰な使用を削減できた。そこで本研究費は、次年度の研究計画に必要な物品費、特に使用頻度が増えることが予想されるAFM観察関連の消耗品費に使用することとしたため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度と同様に、主に物品費（消耗品費）、旅費（学会発表や研究セミナー参加等）、その他（論文投稿費、印刷費）、について使用する。なお、物品費（消耗品費）は、一般試薬、ガラス及び使い捨て器具、タンパク質試薬類などを主として使用する。

Research Products

• [Journal Article] Scaffolds for oriented and close-packed immobilization of immunoglobulins (2017)
  • Author(s): Iijima Masumi、Kuroda Shun’ichi
  • Journal Title: Biosensors and Bioelectronics Volume: 89 Pages: 810～821
  • DOI: 10.1016/j.bios.2016.10.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytokine-dependent activation of the JAK-STAT pathway in Saccharomyces cerevisiae (2016)
  • Author(s): Yoshimoto, N., Ikeda, Y., Tatematsu, K., Iijima, M., Nakai, T., Okajima, T., Tanizawa, K., Kuroda, S.
  • Journal Title: Biotechnology and Bioengineering Volume: 113 Pages: 1796-1804
  • DOI: 10.1002/bit.25948
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bio-nanocapsules displaying various immunoglobulins as an active targeting-based drug delivery system (2016)
  • Author(s): Tatematsu, K., Iijima, M., Yoshimoto, N., Nakai, T., Okajima, T., Kuroda, S.
  • Journal Title: Acta Biomaterialia Volume: 35 Pages: 238-247
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2016.02.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bio-nanocapsule-based scaffold improves the sensitivity and ligand-binding capacity of mammalian receptors on the sensor chip (2016)
  • Author(s): Iijima M, Yoshimoto N, Niimi T, Maturana AD, Kuroda S.
  • Journal Title: Biotechnology journal Volume: 6 Pages: 805-813
  • DOI: 10.1002/biot.201500443
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 生体分子の整列固定化法 (2016)
  • Author(s): 飯嶋益巳、黒田俊一
  • Journal Title: 生物工学会誌 Volume: 94 Pages: 497
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scaffold protein enigma homolog 1 overcomes the repression of myogenesis activation by inhibitor of DNA binding 2 (2016)
  • Author(s): Nakatani, M., Ito, J., Koyama, R., Iijima, M., Yoshimoto, N., Niimi, T., Kuroda, S., Maturana, A.D.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 474 Pages: 413-420
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.04.119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutational analysis of hepatitis B virus pre-S1 (9-24) fusogenic peptide (2016)
  • Author(s): Liu, Q., Somiya, M., Shimada, N., Sakamoto, W, Yoshimoto, N., Iijima, M., Tatematsu, K., Nakai, T., Okajima, T., Maruyama, A., Kuroda, S.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 474 Pages: 406-412
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.04.125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RBM20 and RBM24 cooperatively promote the expression of short enh splice variants (2016)
  • Author(s): Ito, J., Koyama, R., Iijima, M., Yoshimoto, N., Niimi, T., Kuroda, S., Maturana, A.D.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 590 Pages: 2262-2274
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12251
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Core-fucosylation plays a pivotal role in hepatitis B pseudo virus infection: a possible implication for HBV glycotherapy (2016)
  • Author(s): Takamatsu S, Shimomura M, Kamada Y, Maeda H, Sobajima T, Hikita H, Iijima M, Okamoto Y, Misaki R, Fujiyama K, Nagamori S, Kanai Y, Takehara T, Ueda K, Kuroda S, Miyoshi E.
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 11 Pages: 1180-1189
  • DOI: 10.1093/glycob/cww067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellular uptake of hepatitis B virus envelope L particles is independent of sodium taurocholate cotransporting polypeptide, but dependent on heparan sulfate proteoglycan (2016)
  • Author(s): Somiya M, Liu Q, Yoshimoto N, Iijima M, Tatematsu K, Nakai T, Okajima T, Kuroki K, Ueda K, Kuroda S.
  • Journal Title: Virology Volume: 497 Pages: 23-32
  • DOI: 10.1016/j.virol.2016.06.024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High efficiency penetration of antibody-immobilized nanoneedle thorough plasma membrane for in situ detection of cytoskeletal proteins in living cells (2016)
  • Author(s): Kawamura, R., Shimizu, K., Matsumoto, Y., Yamagishi, A., Silberberg, Y.R., Iijima, M., Kuroda, S., Fukazawa, K., Ishihara, K., Nakamura, C.
  • Journal Title: Journal of Nanobiotechnology Volume: 14 Pages: 74-82
  • DOI: 10.1186/s12951-016-0226-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 抗体を整列固定化する平面膜の開発 (2017)
  • Author(s): 飯嶋益巳、黒田俊一
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] バイオセンサー表層におけるセンシング分子のナノレベル精密整列化に関する研究 (2017)
  • Author(s): 飯嶋益巳
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
  • Invited
• [Presentation] ナノニードルアレイを用いた機械的細胞分離技術の開発 (2017)
  • Author(s): 松本雄太、飯嶋益巳、黒田俊一、山岸彩奈、中村 史
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会（2017）
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [Presentation] 細胞骨格の機械的特性の解析に向けた中間径フィラメントの引張試験 (2017)
  • Author(s): 須崎 萌、竹田 至、山岸 彩奈、飯嶋 益巳、黒田 俊一、岡田 知子、金 賢徹、中村 史
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2017-03-14 – 2017-03-17
• [Presentation] Reconstituted planar ZZ-L membrane for the oriented immobilization of immunoglobulin G on biosensors (2016)
  • Author(s): Iijima, M., Kuroda S.
  • Organizer: The 20th SANKEN International The 15th SANKEN Nanotechnology Symposium, The Institute of Scientific and Industrial Research (ISIR)
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
  • Year and Date: 2016-12-12 – 2016-12-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and assembly of hepatitis B virus envelope protein-derived particles in Escherichia coli (2016)
  • Author(s): Li, H., Onbe, K., Liu, Q., Iijima, M., Yoshimoto, N., Nakai, T., Tatematsu, K., Okajima, T., Seno, M., H, Tada., Kuroda, S.
  • Organizer: The 20th SANKEN International The 15th SANKEN Nanotechnology Symposium, The Institute of Scientific and Industrial Research (ISIR)
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
  • Year and Date: 2016-12-12 – 2016-12-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High efficiency insertion of antibody-immobilized nanoneedle into living cells for in situ detection of cytoskeletal proteins (2016)
  • Author(s): Nakamura, C., Shimizu, K., Kawamura, R., Iijima, M., Kuroda, S., Fukazawa, K., Ishihara, K.
  • Organizer: PRiME2016
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2016-10-02 – 2016-10-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] センシング分子を最密充填状態で精密に整列固定化する二次元膜の開発 (2016)
  • Author(s): 飯嶋益巳、黒田俊一
  • Organizer: 第68回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2016-09-28 – 2016-09-30
• [Presentation] ナノニードルアレイを用いたビメンチン陽性癌細胞分離技術の開発 (2016)
  • Author(s): 松本雄太、川村隆三、飯嶋益巳、黒田俊一、中村 史
  • Organizer: 第68回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2016-09-28 – 2016-09-30
• [Presentation] 様々な抗体を提示可能なバイオナノカプセルによる能動的標的化DDSナノキャリアの開発 (2016)
  • Author(s): 立松健司、李昊、飯嶋益巳、黒田俊一
  • Organizer: 第68回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2016-09-28 – 2016-09-30
• [Presentation] Reconstituted ZZ-L particles and planar ZZ-L membrane for the oriented immobilization of Fc-fused molecules on various types of biosensors. (2016)
  • Author(s): Iijima, M., Kuroda S.
  • Organizer: Biosensors2016
  • Place of Presentation: Gothenburg, Sweden
  • Year and Date: 2016-05-25 – 2016-05-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High efficiency penetration of antibody-immobilized nanoneedle thorough plasma membrane for in situ detection of cytoskeletal proteins in living cells (2016)
  • Author(s): Shimizu, K., Kawamura, R., Iijima, M., Kuroda, S., Fukazawa, K., Ishihara, K., Nakamura, C.
  • Organizer: Biosensors2016
  • Place of Presentation: Gothenburg, Sweden
  • Year and Date: 2016-05-25 – 2016-05-27
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] ZZ-BNCを用いた生体分子のナノレベル整列固定化技術
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 医薬 (2017)
  • Inventor(s): 黒田俊一、飯嶋益巳、立松健司
  • Industrial Property Rights Holder: 黒田俊一、飯嶋益巳、立松健司
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2017-054937
  • Filing Date: 2017-03-21