2019 Fiscal Year Research-status Report
人工球状タンパク質超分子を用いたナノスケール相分離の実現とその応用
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18K05324
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
川上 了史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60566800)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | タンパク質ナノ粒子 / 自己組織化 / 相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中空タンパク質ナノ粒子TIP60の内外を化学修飾によって疎水化することを目的に研究を進めてきた。昨年度の段階で化学修飾に用いる外側だけにシステインを導入した変異体や内側だけにシステインを導入した変異体は精製できるところまで準備ができていたことから、本年度は主に修飾条件の検討や部分的な機能化を検討した。内側について疎水化を検討した結果、芳香族性置換基であるピレニル基の導入が行えることが蛍光スペクトル分析から明らかになった。また、蛍光や吸光度などのデータから修飾率を概算したところ、少なくとも7割程度のシステインは反応していることが示唆された。この結果を受けて、TIP60の内部空間に疎水性の色素が導入しやすくなるのではないかと考え、ピレニル化したTIP60に対して色素分子を添加したところ、タンパク質を含まない溶液より、明らかに色素の溶解度が増加することを突き止めた。しかし、色素の溶解度増加は、ピレニル化をしていないTIP60でも認められたことから、ピレニル化が与えた影響を定量的に評価するには至らなかった。一方、TIP60の外側にシステインを導入した変異体でも、いくつかの化合物での化学修飾には成功した。例えばPEGで修飾をした例では電気泳動による移動度変化が認められることから、これをベースに修飾率を算出したところ、９割程度のシステインが修飾されていることがわかった。以上の結果から、内外についての修飾条件の確立はできたと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案した研究計画とは順序こそ異なったが、システイン導入変異体の設計と化学修飾手法の確立という計画は、想定通りの期間内でほぼ達成された。特に、TIP60の内部空間に疎水的なピレニル基を多数提示しても、超分子構造が破壊されないことが確認できたことは大きな成果であり、今後の機能化研究が進めやすくなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
化学修飾したTIP60が調製できるようになってきたことから、内側あるいは外側だけを修飾したTIP60を用いた相分離が実現できるかどうかを検証する。特にすでに色素分子の溶解度が向上することがわかっているため、疎水化度合いと色素の溶解量との間に相関を認められるか否かを定量的に評価できる系の構築から着手する。外側をPEGで修飾できたものについては、有機溶媒での抽出を検討し、溶媒中でもナノ粒子構造が維持されることを検証していく。
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| Causes of Carryover |
化学修飾の反応条件の確立が想定していたよりも容易に実現できたことで反応条件検討の試行錯誤を減らすことができたこと、またその反応条件が化合物の種類を超えて共通した方法として利用できたことから、計画していたよりも少ない金額で研究を遂行することができた。このように研究の内容自体は想定通りに進行しているが、化学修飾したサンプルの大量調製には着手ができておらずスケールアップを行う必要があることや、修飾が容易に行えるようになったことで修飾分子のバリエーションに応じたサンプル調製も検討する必要がでてきたから、次年度に使用する計画とした。
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