膜レセプター発現型磁性ナノデバイスの構築及びその創薬への応用

• Project/Area Number: 02J11296
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 生物・生体工学
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 吉野 知子 国立大学法人東京農工大学, 大学院・工学教育部, 特別研究員(DCI)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 磁性細菌 / 磁気微粒子 / アンカー分子 / 膜貫通タンパク質 / アセンブル / Gタンパク質共役受容体 / プロモーター / ルシフェラーゼ / ソマトスタチンレセプター / ナノ磁性粒子 / Gタンパク質共役型レセプター / D1ドーパミンレセプター(D1R) / Mms16 / リガンド

Research Abstract

本研究では、医療・環境分野に利用可能な機能性ナノ磁気微粒子の創製とその利用に向けて、磁性細菌が合成するナノサイズの磁気微粒子(磁性細菌粒子)上へ効率的な外来タンパク質アセンブル技術の開発を行うことを目的とした。近年、磁性細菌ゲノムの解読、粒子膜上のタンパク質解析の結果より、これらの情報を利用した研究が可能となった。そこでゲノム・プロテオーム情報をもとに、効率的なアンカー分子、プロモーター配列を選択し、機能性分子のアセンブルを試みた。
磁性細菌粒子膜プロテオーム解析により単離されたタンパク質Mms13のアンカー分子としてのキャラクタリゼーションを行った。Mms13は膜2回貫通型タンパク質であることが予想され、C末端部位が粒子表面に局在していることが示された。さらに洗浄やウレア処理においても、Mms13が磁性細菌粒子に強固に結合していることが示された。そこで、これまで用いられてきたアンカー分子であるMagA、及びMms16、Mms13のC末端にルシフェラーゼを融合し、粒子上のルシフェラーゼ活性を比較したところ、Mms13は、Mms16の400倍、MagAの1000倍の活性を示した。またMms13を融合することにより、融合タンパク質の細胞内における磁性細菌粒子上への局在率が高くなり、効率的なアセンブルが可能であった。さらに多量のプロテインAアセンブルにも成功し、Mms13を利用した効率的なアセンブルが可能であることが示された。本技術を利用することにより、水溶性タンパク質をはじめ膜貫通タンパク質のアセンブルへも利用でき、応用範囲の広いアセンブル法の開発が行えた。

Research Products

• [Journal Article] Development of a novel method for screening of estrogenic compounds using nano-sized bacterial magnetic particles displaying estrogen receptor. (2005)
  • Author(s): Tomoko Yoshino, et al.
  • Journal Title: Analytica Chimica Acta 532 Pages: 101-111
• [Journal Article] Magnetic nanotube fabrication by using magnetic bacteria. (2005)
  • Author(s): Ipsita A.Banerjee, Lingtao Yu, Mutsuhiro Shima, Tomoko Yoshino, et al.
  • Journal Title: Advanced Materials (In press)
• [Journal Article] Assembly of G protein-coupled receptors onto nano-sized bacterial magnetic particles using Mmsl6 as an anchor molecule. (2004)
  • Author(s): Tomoko Yoshino, et al.
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology 70 Pages: 2880-2885
• [Publications] Tomoko Yoshino, et al.: "Single nucleotide polymorphism genotyping of aldehyde dehydrogenase 2 gene using a single bacterial magnetic particle."Biosensors and Bioelectronics. 18(5-6). 661-666 (2003)
• [Publications] Tomoko Yoshino, et al.: "Assembly of G protein-coupled receptors onto nano-sized bacterial magnetic particles using Mms16 as an anchor molecule."Applied and Environmental Microbiology. In press.
• [Publications] Tomoko Yoshino: "Single nucleotide polymorphism genotyping of aldehyde dehydrogenase 2 gene using a single bacterial magnetic particle"Biosensors and Bioelectronics. (In press).