Elucidation of intramolecular heat transfer mechanism for construction of highly effective photothermal protein heaters

Planned Research

Project Area	Next-generation non-invasive biological deep-tissue manipulation by biomolecular engineering and low physical energy logistics
Project/Area Number	20H05756
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (III)
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	水野操大阪大学, 理学研究科, 助教 (10464257)
Project Period (FY)	2020-10-02 – 2023-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥38,090,000 (Direct Cost: ¥29,300,000、Indirect Cost: ¥8,790,000) Fiscal Year 2022: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000) Fiscal Year 2021: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000) Fiscal Year 2020: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Keywords	タンパク質ヒーター / 時間分解共鳴ラマン分光法 / 振動エネルギー移動 / アンチストークス散乱 / 分光学的温度計 / アンチストークスラマン散乱
Outline of Research at the Start	熱は細胞内において情報伝達因子である。熱シグナルによる情報伝達の機構解明と制御のためには、細胞内での効率的かつ部位選択的な加熱技術が求められている。本研究では、外部からの光エネルギー入力によって熱シグナルを生み出すレシーバ分子として、高効率の分子ヒーターとして働くタンパク質（タンパク質ヒーター）を開発する。そのために、時間分解共鳴アンチストークスラマン分光法により、アミノ酸残基単位でタンパク質分子内熱伝導機構を解明する。得られた機構の理解に基づき、熱伝導に関与する構造因子を最適化したタンパク質ヒーターによる細胞加熱技術を創出する。