The creation of artificial protein assemblies with programmed function derived from natural proteins

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K22253
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鈴木 雄太 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (00827743)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: タンパク質デザイン / 超分子集合体 / タンパク質工学 / 機能性バイオマテリアル

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、タンパク質の機能や構造を人工的にデザインしコントロールすることで、ライフサイエンス・バイオテクノロジー分野において活躍する「必要な時、必要な機能を自発的に発動するバイオナノロボット」の創成を最終的な目標としている。その足がかりとなる本萌芽研究では、「シンプルなデザインによる人工タンパク質集合体」に「天然タンパク質由来の機能性」を取り入れることで、人工的に制御を可能とする「機能性を有したタンパク質集合体（機能性バイオマテリアル ）」の創成を目指している。初年度では、まず基盤となるシンプルなデザインによる一次元タンパク質集合体の構築を行った。まず、ベースとなるタンパク質集合体形成パーツの遺伝子工学的手法による人工DNAの合成を行った後、大腸菌による発現系の構築、得られたタンパク質パーツの精製を行った。さらに、作製したタンパク質パーツを用いて、集合体形成の初期検討を、UV、Native Page Gelなどを用い、目的とする一次元集合体の形成を確認することに成功した。また、作製した集合体の詳細を調べるため、現在、電子顕微鏡などを用いてより詳細な集合体の確認を行っている。さらに、機能性を取り入れたデザインにおいても同様に、人工DNAの合成、大腸菌による発現系の構築、タンパク質の精製に至っており、今後、一次元集合体への融合を試みることで、本研究の目的としている機能性タンパク質集合体の作製に着手する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、本研究の基盤となる一次元集合体デザインにおけるタンパク質形成パーツの遺伝子工学的手法による人工DNAの合成、大腸菌による発現系の構築、タンパク質パーツの精製、調整したパーツを用いた集合体構築の条件検討ののち、目的とする一次元集合体の形成を達成した。また、機能性を有したタンパク質パーツの作製も達成している。したがって、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、初年度に作製した一次元集合体の詳細な構造解析を進めるとともに、すでに作製している機能性を有したタンパク質パーツを組み込むことにより、機能・構造双方を人工的に制御可能なタンパク質集合体の作製を行う。さらに、作製した集合体の構造変化を原子間力顕微鏡や電子顕微鏡を用いることにより確認を行う。基盤となる機能を有した一次元集合体の構築の後、さらなる高次元化・高機能化を目指す。

Causes of Carryover

人工遺伝子を当初外注する予定であったが、自身での作製に変更したため初年度の物品費が抑えられた。また、人件費として今年度より補助員の雇用を検討していたが来年度に見送ったため来年度において人件費の支出を行う。また、当初参加予定であった学会の中止に伴い、旅費の使用がなくなったことも含まれる。