2021 Fiscal Year Research-status Report
光により可逆的に重合・脱重合するペプチドからなる人工細胞骨格の創製
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21K19008
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
松浦 和則 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (60283389)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | ペプチドナノファイバー / 人工細胞骨格 / スピロピラン / β-シート / 光異性化 / 自己集合 / リポソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内には、微小管・アクチンフィラメントといったタンパク質繊維状集合体からなる「細胞骨格」が存在しており、それらの伸長・収縮、繊維間での相互作用、細胞膜や細胞内分子との相互作用により、細胞の形態変化・遊走・分裂・オルガネラ配置などを動的に制御している。このような細胞骨格の動的制御を模倣して、重合・脱重合を可逆的に動的制御できる分子集合体からなる「人工細胞骨格」を創製すれば、超分子化学・ナノマテリアル化学といった学術分野の方向性を大きく転換できると期待される。これまで、外部刺激によるペプチドの繊維状分子集合体の動的制御を試みた研究がいくつか報告されているが、それらは不可逆的な重合制御や、わずかな構造変化を誘起しているにすぎないものであり、可逆的に重合・脱重合を制御したペプチド繊維集合体からなる人工細胞骨格の創製は全く報告されていない。本研究では、ペプチドナノファイバーの重合・脱重合を光制御する方法論を開拓し、リポソームや細胞の変形・運動を動的制御する人工細胞骨格を創製することに挑戦する。
具体的には、スピロピラン(SP)を修飾したβ-シート形成ペプチドを合成し、SPのメロシアニン(MC)への光異性化により、ペプチドナノファイバー形成・解離（重合・脱重合）を光により動的制御する。この光により重合・脱重合する人工細胞骨格システムをジャイアントリポソームや細胞内に導入し、リポソームの変形や異方的な細胞変形・運動の誘起ができるかどうか、検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中央にCys残基を有するβシート形成ペプチドFKFECKFEを合成し、Cysにスピロピランを修飾したFKFEC(SP)KFEを合成・精製することに成功した。また、CDスペクトル測定・透過型電子顕微鏡(TEM)観察により、FKFEC(SP)KFEはβシート構造形成により繊維状集合体を形成することが確かめられた。これに350nmの光を照射することで、メロシアニン(MC)に異性化したFKFEC(MC)KFEとすると、βシート構造および繊維状集合体が消失することがわかった。このように、FKFEC(SP)KFEを用いることで、ペプチドナノファイバー形成・解離の光制御に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、スピロピラン修飾βシート形成ペプチドFKFEC(SP)KFEの自己集合の光制御に成功した。今後、SPの導入位置を変えることで、ペプチドナノファイバー形成・解離の光制御に与える影響を調べ、可逆的に形成・解離する系の確立を目指す。この光により重合・脱重合する人工細胞骨格システムをジャイアントリポソーム内に導入し、リポソーム内で光による重合・脱重合を行うことで、リポソーム変形の光制御を検討する。
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| Causes of Carryover |
当該年度は、本研究遂行のために必要な備品（フラクションコレクター・超音波ホモジナイザー）の購入に加え、ペプチド合成・精製用の試薬および各種測定用の消耗品、ならびに文献調査のための論文購入費として、2,829,221円を使用した。その結果、160,779円を次年度使用額とした。次年度は、これと配分額を合わせた1,460,779円で、ペプチド合成・精製用の試薬および各種測定用の消耗品を購入し、成果発表のための旅費、論文作成のための英文校正や投稿料として使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
