Structural studies on the encapsulin nanoparticle for its protein-engineering applications

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05835
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: Hira Daisuke 崇城大学, 生物生命学部, 准教授 (00569890)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エンカプスリン / ナノ粒子 / タンパク質発現系

Outline of Final Research Achievements

Encapsulin is a protein nanoparticle formed by the self-assembly of one type of protein. Encapsulin can precisely encapsulate another protein (cargo protein) inside the particle. In this study, we constructed the expression system of the encapsulin nanoparticle and analyzed its three-dimensional structure for its application. First, we constructed an E. coli expression system that co-expressed encapsulin (GkEnc) from the thermophilic bacterium Geobacillus kaustophilus and an exogenous cargo protein gene and successfully prepared GkEnc nanoparticles that can freely encapsulate exogenous cargo proteins. Furthermore, using this expression system showed that lipase and other difficult-to-express proteins can be produced in E. coli.

Free Research Field

金属蛋白質科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ウイルスの外殻を形成するタンパク質などは、数十から数百という多くのタンパク質分子が自己集合して、数十から数百ナノメートルという、非常に大きな構造体を形成する。これらタンパク質構造体は、さまざまなカプセルとして応用可能であり、エンカプスリンについても、国内外で、その性質を利用した工学的応用研究が進められている。本研究では、元来は大腸菌において難発現性であるタンパク質が、GkEncナノ粒子に内包されることで可溶性発現可能となることが明らかとなった。今後さらに研究を進展させることで、エンカプスリンナノ粒子を難発現性タンパク質生産へと応用することが期待できる。