Basic and applied studies for the protein encapsulated oxide nano-crystal

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04867
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 吉村 英恭 明治大学, 理工学部, 専任教授 (70281441)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安井 幸夫 明治大学, 理工学部, 専任教授 (80345850)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: フェリチン / ナノ粒子 / マグネタイト / 単結晶

Outline of Annual Research Achievements

中空構造のタンパク質（フェリチン）の空洞中に単結晶マグネタイトナノ粒子を形成させる条件を探した。フェリチンには鉄酸化活性部位を持つHサブユニットと、それをもたないLサブユニットがある。結晶性のよいナノ粒子を作製するために、フェリチンを構成するサブユニットに１または2 分子のH フェリチンをもつリコンビナントを作製することを目指した。このために次の方法を試した。
１）コピー数の異なる2種のプラスミドを使い、多い方にＬサブユニット少ない方にＨサブユニットを導入
2）1)のＬが入ったプラスミドにＬの遺伝子を2カ所にいれる
3)１つのプラスミドの上流にＨ、下流にＬサブユニットを入れる。などの方法を試みた。高分解能イオン交換樹脂（monoQ）により精製後、Native電気泳動によりこの分子は1分子中にHLが混在していることを確認した。L/Hの比は一番大きいもので5であった。しかしながら、高分解能のイオン交換樹脂でも厳密な精製が難しいので、Ｈサブユニットにstreptタグをつけて精製精度を上げる試みをした。タグをつけたフェリチンの発現は成功したが、電気泳動ではHサブユニットの個数を厳密に決めることができなかった。これらのフェリチンを用いて鉄の酸化速度を定量したところ、Hサブユニットの含有量に対応した速度変化がみられた。ナノ粒子の結晶性について電子顕微鏡、XRDで確認をしているところである。ナノ粒子をもったフェリチンを高周波磁場中で加熱して温熱療法に応用することを考えているので、高周波磁場中での発熱を確認するための磁場発生装置を作製し、最適な周波数、コイル形状などを確認している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度はコロナ禍により、学部学生、院生がほどんど活動できなかったため大きな進展が得られなかった。HサブユニットとLサブユニットが混合するフェリチン分子を作り、その含有量をある程度制御できるようになった。HサブユニットにHisタグをつけてアフィニティクロマトグラフにより精製する方法を開発した。

Strategy for Future Research Activity

HサブユニットとLサブユニットが混合するフェリチン分子を作り、その含有量をある程度制御できるようになったが、電気泳動では正確にHサブユニットの個数を確定できないので、質量分析を検討している。高周波加熱のための実験装置は完成したので、まずは共沈法で化学合成したマグネタイト粒子で加熱実験を試みている。今年度後半ではフェリチンにより作製したマグネタイトナノ粒子を用いて加熱実験をする予定である。

Causes of Carryover

コロナ禍により大学での活動制限があり、十分な研究時間が得られなかったっため研究期間を１年延長した。