分子夾雑下における生体分子検出法の構築

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Chemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems
• Project/Area Number: 20H04692
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 神谷 厚輝 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (70612315)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ナノポアタンパク質 / 人工細胞膜 / パッチクランプ / βバレル / リポソーム

Outline of Annual Research Achievements

OmpGのβストランド数を変えることで、OmpGナノポア直径を変えられるかを検討した。βストランドを4本削除した変異体、βストランドを4本挿入した変異体等を作製し、その変異体を大腸菌で発現させ精製した。そして、これらのOmpGのイオン透過を人工細胞膜パッチクランプにて検討した。また、様々な分子量のポリエチレングリコールでOmpGナノポア内を閉塞することで、イオン透過の阻害からOmpGナノポア直径を検討した。βストランド数を減らすとナノポア直径が小さくなり、βストランド数を増やすとナノポア直径が大きくなることが分かった。例えば、かさ高い側鎖をもったアミノ基が増加すると、βストランド数を増やしてもイオン透過が減少した。したがって、βストランド数の本数だけではなく、ポア表面のアミノ酸の側鎖の状態も大きくイオン透過に関与することが分かった。また、リポソーム膜内にOmpLAを再構成し、OmpLAのホスホリパーゼ活性を活用すると、膜の曲率が変化してリポソームが分裂する様子が観察された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Formation and function of OmpG or OmpA-incorporated liposomes using an in vitro translation system (2022)
  • Author(s): Kamiya Koki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 2376
  • DOI: 10.1038/s41598-022-06314-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Formation of Giant Lipid Vesicle Containing Dual Functions Facilitates Outer Membrane Phospholipase (2021)
  • Author(s): Ohnishi Seren、Kamiya Koki
  • Journal Title: ACS Synthetic Biology Volume: 10 Pages: 1837～1846
  • DOI: 10.1021/acssynbio.0c00468
  • Peer Reviewed
• [Presentation] "Preparation and function of mutant outer membrane protein toward biomolecule detection under multimolecular crowding " (2022)
  • Author(s): Koki Kamiya Toshiyuki Tosaka
  • Organizer: CMCB2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] INVESTIGATION OF ION PERMEABILITY OF MUTANT NANOPORE-FORMING PROTEIN FOR BIOLOGICAL SENSING USING A PATCH CLAMP METHOD OF THE ARTIFICIAL LIPID BILAYER (2021)
  • Author(s): Toshiyuki Tosaka, Koki Kamiya
  • Organizer: The 25th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 様々な大きさの生体分子検出を目指した改変型βバレルナノポアタンパク質の物質透過性の検討 (2021)
  • Author(s): 登坂俊行、神谷厚輝
  • Organizer: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第43回研究会（CHEMINAS 43）
• [Presentation] Investigation of pore diameter conversion of β-barrel nanopore-forming protein by changing number of β-strands (2021)
  • Author(s): 登坂俊行、神谷厚輝
  • Organizer: 第59回生物物理学会年会
• [Presentation] βストランド数変化によるβバレルナノポアタンパク質のポアサイズ変換と生体分子の検出 (2021)
  • Author(s): 登坂俊行、神谷厚輝
  • Organizer: 日本化学会 第102春季年会
• [Remarks] 群馬大学 大学院理工学府 分子科学部門 神谷研究室
  • URL: http://kamiya.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/index2.html