Protein design and engineering toward the creation of external stimuli-responsive bionanomachines

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02832
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Suzuki Yuta 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (00827743)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: タンパク質デザイン / タンパク質工学 / バイオマテリアル / バイオナノロボット / 自己集合

Outline of Final Research Achievements

This research aimed at the creation of bionanorobots, advancing the development of bio-nanomachines responsive to multiple external stimuli, muscle-mimicking bio-nanomachines, and heterodimer connectors. We designed fusion proteins by combining functional proteins of natural origin with connector protein parts, established protein expression systems, and conducted purification and assembly condition investigations. Initial results suggested the formation of assemblies, but the expected structures were not achieved. However, we eventually succeeded in forming assemblies of various dimensions by utilizing heterodimer connectors. Through these studies, we established a new foundation for protein design, obtaining crucial insights towards the realization of bionanorobots.

Free Research Field

タンパク質デザイン

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、タンパク質デザインの新たな基盤を築くものである。バイオナノマシンや新規コネクターの作製により、従来のタンパク質デザインの枠を超えた高機能な集合体の構築が可能となる。この成果は将来的に、タンパク質の多様な機能を人工的にデザインし制御する技術の進展を促進し、生体材料科学やバイオテクノロジーの分野で新たな研究方向性を示すことが期待される。また、医療や環境モニタリング分野で、外部刺激に応答するナノデバイスの実用化に貢献することが考えられる。さらに、持続可能な社会の実現に向け、新しい機能性マテリアルの創出を通じた新たなソリューションの提供が可能となる。