2022 Fiscal Year Annual Research Report
液-液相分離による液滴と外部物質の相互作用に基づいた炭酸同化酵素の活性化
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21J00852
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
延山 知弘 筑波大学, 数理物質系, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 液液相分離 / 脂質ラフト / ナノバタフライ / 金ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は1)外部との相互作用による液滴性の制御2)脂質膜面上での相分離等の挙動の確認3)ナノテクノロジーによる液滴の生成消滅制御4)1)~3)を組み合わせた液滴内酵素活性化の技術確立による炭酸同化酵素の活性化という4つのモジュールへと切り分けることができる。このうち1)に関しては、独自開発した金ナノ粒子である金ナノバタフライ(GNB)を用いて、液滴の生成消滅を制御するテクノロジーを開発することに成功した。2)に関しては、脂質膜面上の相転移挙動を世界で初めて詳細に観察することに成功した。これらの成果は既にプレプリントとして公開されており、現在論文投稿作業やリバイス作業を行っている。3)については、変形によるギブスエネルギー変化を無視できるガラス表面を用いることにより、ガラス表面の官能基密度や表面状態が液滴や凝集体の相転移に与える影響を詳細に調べることに成功した。また、表面効果と、液滴内部に侵入できる小分子の効果を比較検討し、液滴を用いたデバイス作製における指針を得ることに成功した。3)についてはGNBの添加・液滴内への集積により酵素活性を増大させられるという予備検討結果を得ている。技術面ではタンパク質の取り扱いや量子化学計算にも習熟し、この過程で複数の共著論文がプレプリントに公開されている。タンパク質の取り扱いについては、複雑な系でのリエントラント相分離をコーラとミルクを用いて安価に再現・評価する実験系を共同開発している。量子化学計算に関しては、有機小分子やフラーレン等のナノ材料の物性計算を通して、各種相互作用を正確に見積もる計算系を確立しつつある。主著論文も複数報投稿準備中である。すなわち、液滴を用いた炭酸同化酵素活性化へ向けた足固めが着実に進んでいる。
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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
膜面上での液滴の挙動の精査・液滴生成消滅制御技術の開発・液滴内酵素のナノテクノロジーによる活性化がおおむね順調に進んでおり、プレプリントの公開や論文投稿等も順調に行われている。タンパク質の取り扱いや量子化学計算などの技術会得も順調であり、結果として複数のプレプリントが公開されるなど国民に還元できる成果として発表されつつある。投稿中の論文の他に、既に続報として出版可能な成果も出ている。これらの成果を用いて複数の財団等から研究費を得ており、自身の研究を加速することにも成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度前半は前述の1)~3)を深化させると共に、続報を含めた論文投稿を行う。量子化学計算やタンパク質の取り扱いなどの技術面も、共同研究の推進などを含めて慣熟する。これらの技術を基に、今年度後半では炭酸同化酵素RubisCOの液滴ナノテクノロジーを用いた活性化に取り組む。
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