2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Functional Protein Nanobuilding Block Complexes and their Applications
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19H02522
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
新井 亮一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (50344023)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川上 了史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60566800)
宮田 健 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (20448591)
迫野 昌文 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (50391959)
舘野 浩章 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (30450670)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | タンパク質ナノブロック / 人工タンパク質デザイン / タンパク質工学 / タンパク質複合体 / 立体構造解析 / 自己組織化 / タンパク質連結修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、独自の人工タンパク質によるタンパク質ナノブロックの開発によって、多様なタンパク質複合体やナノ構造の創製に成功してきたものの、応用展開につながるような機能性を付与することは今後の課題であった。
そこで、本研究では、独自の人工タンパク質ナノブロックの応用展開を目指して、機能性タンパク質ナノブロック複合体創製の基盤的プロセス技術開発を目的とした。特に、当該年度は、各研究分担者との共同研究を進めながら、主に、①タンパク質ナノブロック複合体の立体構造解析、②新型タンパク質ナノブロックの設計開発、③機能性タンパク質ナノブロック複合体作製技術の開発に取り組んだ。
①では、クライオ電子顕微鏡を用いて、人工タンパク質複合体の構造解析に成功した。非常に対称性の高い正二十面体型60量体ナノ粒子を形成していることを明らかにし、現在論文を執筆中である。
②では、新たなタンパク質ナノブロックとして、糖鎖に結合するレクチンと融合したレクチンナノブロックの構築を試みたところ、複合体を形成していることが示唆された。現在、これらの複合体の分子量や概形構造を調べるために、より詳細な実験解析を進めているところである。
③では、ペプチド転移酵素Sortase Aを利用して、タンパク質ナノブロックに蛍光タンパク質を付加することに成功した。さらに、今後、他のタンパク質修飾方法等の組み合わせを検討することにより、多価多機能ナノブロックデコレーション技術の開発を目指す予定である
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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
上述のように、当該年度は、各研究分担者との共同研究を進めながら、主に、①タンパク質ナノブロック複合体の立体構造解析、②新型タンパク質ナノブロックの設計開発、③機能性タンパク質ナノブロック複合体作製技術の開発に取り組んだ。
①では、クライオ電子顕微鏡を用いて、人工タンパク質ナノブロック複合体の構造解析に成功し、②では、新たなタンパク質ナノブロックとして、糖鎖に結合するレクチンと融合したレクチンナノブロックを構築することができた。さらに、③では、ペプチド転移酵素Sortase Aを利用して、タンパク質ナノブロックに蛍光タンパク質を付加することに成功した。
今後、さらに、これらの成果を発展させて、機能性タンパク質ナノブロック複合体の創出及び応用研究の進展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
機能性タンパク質ナノブロック複合体創製の基盤的プロセス技術開発と応用展開を目的として、各研究分担者との共同研究により、引き続き、以下の研究項目に取り組む。
① タンパク質ナノブロック複合体の立体構造解析、② 新型タンパク質ナノブロックの設計開発、高度化、③ タンパク質ナノブロックの多価多機能修飾技術開発、④ レクチンナノブロックの創製・応用展開、⑤ タンパク質ナノブロック複合体ワクチンの開発
研究項目①～③により、多価多機能性タンパク質ナノブロック複合体を創製するための基盤的プロセス技術を開発し、さらに、④と⑤により実際の応用展開を目指すことにより、タンパク質工学分野、生物工学分野等の学術的基盤となる成果のみならず、社会への波及効果の高い創造的な成果が得られることが期待できる。
引き続き、研究項目①については、他のタンパク質ナノブロック複合体のクライオ電子顕微鏡によるの立体構造解析について取り組むとともに、研究項目②、③により、多価多機能性タンパク質ナノブロック複合体を創製するための基盤的プロセス技術の開発について重点的に研究を進める。例えば、③では、新たにSpyTag/SpyCatcherシステムによるタンパク質ナノブロックと抗体の連結にも取り組み、複数の機能性タンパク質をタンパク質ブロック複合体に融合させる多価多機能ナノブロックデコレーション技術を確立する。さらに、これらの成果を発展させて、④や⑤のレクチンナノブロックやワクチンナノブロックなどの機能性タンパク質ナノブロック複合体の応用展開研究を加速させる。
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