2020 Fiscal Year Annual Research Report
Novel membrane proteins by combining computational design and in vitro directed eovlution
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17H00888
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松浦 友亮 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (50362653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大崎 寿久 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 人工細胞膜システムグループ, サブリーダー (50533650)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 人工細胞 / 無細胞タンパク質合成系 / 膜タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来、ポアを持つ人工膜タンパク質の設計とその機能解析は困難であった。我々は、ワシントン大学のBaker研究室と共同でC6、C8と名付けられた6量体、8量体を形成する人工膜タンパク質の機能解析を行った（Xu et al, Nature, 2020）。２種類のサイズの異なる蛍光物質を用い、人工細胞を用いてリポソーム膜上にC6とC8を合成し、その機能（ポア形成能及びポアサイズ）を解析した。加えて、C6、C8の４次構造の解析を蛍光ゲルろ過クロマトグラフィーで行い、精製タンパク質と同様の高次構造を有していることを示した。
先の研究成果はヘリックス構造からなるポア形成膜タンパク質であったが、次なるチャレンジはβシート構造を持つポア形成膜タンパク質のデザインと機能解析である。本研究もBaker研究室と共同で進めた。我々は、分担者の大崎と共同でDroplet interface Bilayer (DIB)法を用いて、10量体のβシート構造からなるポア形成膜タンパク質TMB163_10のポア形成能を調べた。TMB163_10の結構構造が解かれ、デザイン構造と良く一致していることはわかっている。そこで、精製タンパク質をリポソームに再構成し、電流計測によりポアサイズを推定することを試み、特定の電流値を示すことを明らかにした。現在、得られた結果の正当性を確認するため、無細胞タンパク質合成系とリポソームを用いてカルシウムイオンの流入実験を行っている。加えて、10量体だけでなく12、14量体の機能解析も進めている。最終的に、ポアサイズの異なるβシート膜タンパク質の機能解析を達成し、我々の開発してきた人工細胞システムが様々な膜タンパク質の機能解析に有用であることを示す。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Computational design of transmembrane pores.2020
Author(s)
Xu, C.; Lu, P.; Gamal El-Din, T. M.; Pei, X. Y.; Johnson, M. C.; Uyeda, A.; Bick, M. J.; Xu, Q.; Jiang, D.; Bai, H.; Reggiano, G.; Hsia, Y.; Brunette, T. J.; Dou, J.; Ma, D.; Lynch, E. M.; Boyken, S. E.; Huang, P. S.; Stewart, L.; DiMaio, F.; Kollman, J. M.; Luisi, B. F.; Matsuura, T.; Catterall, W. A.; Baker, D.
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Journal Title
Nature
Volume: 585 (7823)
Pages: 129-134
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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