Protein Folding Control by Light-Driven Roll-Up Nanosheets

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05250
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kameta Naohiro 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (20517297)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 糖脂質 / 自己集合 / ナノシート / ナノチューブ / 光駆動 / タンパク質 / 酵素 / リフォールディング

Outline of Final Research Achievements

Synthetic glycolipids functionalized with photo-responsive moieties self-assembled in water to form roll-up nanosheets, i.e., nanotubes. The nanotubes were able to encapsulate denatured proteins in their nanochannels. Narrowing of the nanochannels induced by photo irradiation resulted in a rapid squeezing out of the encapsulated proteins into the bulk aqueous solution and remarkable assistance of the recovery of the biological or enzymatic activities of the proteins. The nanotubes acted as artificial chaperones, which accelerate refolding of proteins.

Free Research Field

ナノ構造化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

抗体医薬や酵素センサー等の利用拡大に伴い、製造工程で生じる変性・凝集タンパク質を正常な立体構造へとリフォールディングさせる技術が求められている。一方、生体系では、分子シャペロンと呼ばれるタンパク質群が、その内部に備えたATPの加水分解反応に連動して構造変化する筒状のナノ空間を活かし、変性タンパク質の選択的包接、リフォールディングの補助、リフォールディングしたタンパク質の放出を司っている。本研究は、生体系を模倣した人工分子シャペロンを構築することで、リフォールディング効率に関わる因子の解明に貢献するだけでなく、タンパク質の製造コスト削減に波及効果をもたらすことが期待される。