自己組織化蛋白質ナノチューブの開発と金属結合の制御

• Project/Area Number: 08F08770
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 三原 久和 Tokyo Institute of Technology, 大学院・生命理工学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JOANNE YU 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 外国人特別研究員 ; YU Joanne 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2009: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2008: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: リング蛋白 / TRAP / バイオミネラリゼーション / 金属 / バイオナノ / ナノテクノロジ

Research Abstract

Yu博士の目的は自己組織化蛋白質ナノチューブを用いて、伝導ナノワイヤーを作ることである。ナノワイヤーは将来のナノテクノロジーの非常に重要な基盤技術である。本技術は、より小さいマイクロチップの相互接続、量子コンピュータの部品としての応用が考えられる。本年度、以下のような研究成果を得た。
TRAP蛋白質の自己組織化により作成したナノチューブの中に金属バイオミネラリゼーションを行った。TRAP蛋白質はリング状蛋白質でナノチューブ形成できることを見出している。チューブの中の空洞を銀でミネラル化できればナノワイヤーとして応用できる。そのためにYu博士がリング状蛋白質の中の空洞の周りのアミノ酸をグルタミン酸に置換した。グルタミン酸はマイナス電気を帯びて銀のバイオミネラリゼーションができると期待される。バイオミネラリゼーションにより、蛋白質の空洞に銀ナノドットの作製に成功し、これを電子顕微鏡で観測した。今後、ナノワイヤーを造るために同じ反応を他の蛋白質ナノチューブに適用する予定である。Yu博士は、金属のみならずフラーレンまで研究を広げる。フラーレンは新物質でn型半導体として非常に有望である。フラーレンをナノワイヤー上に並べれば太陽電池としての応用を開拓することができる。Yu博士は、TRAP蛋白質自己組織化ナノチューブを骨格分子として用いてフラーレンを以下の2方法によりアレンジした。
1.フラーレンを蛋白質の外側につける方法:NHS-EDCという活性化剤により修飾フラーレンと蛋白質とを反応させる。2.フラーレンを蛋白質の内側につける方法:修飾フラーレンをリング状蛋白質の空洞の中のシステインとマレイミドで結合させる。
現在二つのフラーレン導入法の確認と最適化を行っている。