2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of Functional Protein Nanobuilding Block Complexes and their Applications

Research Project

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Project/Area Number	19H02522
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	ARAI Ryoichi 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (50344023)
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, 研究グループ長 (30450670) 浅野竜太郎東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80323103)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	タンパク質ナノブロック / 人工タンパク質デザイン / タンパク質複合体 / 立体構造解析 / 自己組織化 / タンパク質修飾 / 融合タンパク質 / レクチンナノブロック
Outline of Final Research Achievements	Aiming to functionalize to artificial protein nanoblocks and develop their application, we conducted research to develop fundamental process technology to create functional protein nanoblock complexes. First, the three-dimensional structure of the artificial protein nanoparticle complex TIP60 was solved using cryo-electron microscopy. We also succeeded in designing and developing mTIP60 (metal ion induced complex) and lectin nanoblock complexes fused with lectins (glycan-binding proteins). Furthermore, we conjugated functional domains to protein nanoblocks by using peptidyltransferase Sortase A and/or SpyTag/SpyCatcher system.
Free Research Field	タンパク質工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究で開発したレクチンナノブロック複合体は、今後、糖鎖のかかわる生命現象を解明するための有用なツールとなるばかりでなく、癌や炎症などに伴う糖鎖変化や各種病気の診断、さらには糖鎖標的薬開発等に向けた応用展開も期待される。また、金属イオンにより形成が誘導される人工タンパク質ナノ粒子は、内部にDNAや低分子などを取り込むことが可能であり、ナノバイオカプセルやドラッグデリバリーシステム等への応用が期待される。以上のように、機能性タンパク質ナノブロック複合体を設計創製する基盤的プロセス技術の開発により、タンパク質工学分野等の学術的意義のみならず、将来的に波及効果の高い社会的意義を持つ成果が得られた。