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細胞内結晶化反応を利用した精密多層蛋白質材料の創成

Research Project

Project/Area Number16H04177
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

上野 隆史  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70332179)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古田 忠臣  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10431834)
森 肇  京都工芸繊維大学, その他部局等, 副学長 (80201812)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Granted(Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost : ¥13,700,000、Indirect Cost : ¥4,110,000)
Fiscal Year 2017 : ¥5,460,000 (Direct Cost : ¥4,200,000、Indirect Cost : ¥1,260,000)
Fiscal Year 2016 : ¥6,890,000 (Direct Cost : ¥5,300,000、Indirect Cost : ¥1,590,000)
Keywordsタンパク質工学 / 超分子化学 / 分子機械 / タンパク質結晶 / 昆虫細胞 / ウイルス
Outline of Annual Research Achievements

多層化多角体結晶を作成するためには、多角体が細胞中で大量の夾雑物の中にありながらも円滑に結晶成長が促進されるメカニズムを理解することが必要不可欠である。そこで、細胞内の多角体結晶の詳細な形成過程を透過型電子顕微鏡 (TEM)によって追跡した。光学顕微鏡観察では昆虫細胞にウイルスが感染後、数日程度で多角体結晶が細胞内に観測されることがわかった。そこで、ウイルス感染後に異なる経過時間で細胞を化学固定化処理し、TEMによって多角体結晶の成長を観察した。特に、本測定では結晶核の細胞内成長を追跡するために、数十~百nm程度の結晶を見出すことに成功し、結晶の三次元成長を解析した。あわせて、外来蛋白質の効率的な内包条件を見出すために、多角体結晶の細胞内局在や結晶表面構造の詳細な観察を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2 :  Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

多層化多角体結晶を作成するためには、多角体が細胞中で大量の夾雑物の中にありながらも円滑に結晶成長が促進されるメカニズムを理解することが必要不可欠である。そこで、細胞内の多角体結晶の詳細な形成過程を透過型電子顕微鏡 (TEM)によって追跡した。特に、本測定では、実験条件を最適化し、結晶核の細胞内成長を追跡するために、数十~百nm程度の結晶を見出すことに成功し、結晶の三次元成長を解析した。あわせて、外来蛋白質の効率的な内包条件を見出すために、多角体結晶の細胞内局在や結晶表面構造の詳細な観察を行った。

Strategy for Future Research Activity

精密多層構造を有する多角体結晶の作成(1)蛋白質内包の多層構造設計
多角体病ウイルス遺伝子の異なる遺伝子群を利用し、外来蛋白質や、多角体変異体の細胞内の発現順序を遺伝子工学的に制御し、精密な多層集積構造を有する多角体結晶を作成する。結晶化追跡のため、当初は多角体結晶への取り込み能を有することがわかっているH1ヘリックスを融合した蛍光蛋白質H1-GFPやH1-DsRedの遺伝子と、溶解度が異なる多角体変異体の遺伝子をそれぞれ多角体病ウイルス遺伝子へ導入し、その形成を共焦点蛍光顕微鏡で確認する。さらに、前年度に得られる結晶化メカニズムを考慮し、多層多角体結晶作成の最適化条件を見出す。

Report

(1results)
  • 2016 Annual Research Report

Research Products

(15results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article Presentation Book Remarks Patent(Industrial Property Rights)

  • [Journal Article] Observation of gold sub-nanocluster nucleation within a crystalline protein cage2017

    • Author(s)
      B. Maity, S. Abe, and T. Ueno
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume : 8 Pages : 14820-14825

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Crystal Engineering of Self-Assembled Porous Protein Materials in Living Cells2017

    • Author(s)
      S. Abe, H. Tabe, H. Ijiri, K. Yamashita, K. Hirata, K. Atsumi, T. Shimoi, M. Akai, H. Mori, S. Kitagawa and T. Ueno
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume : 11 Pages : 2410-2419

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Design of Bioinorganic Materials At the Interface of Coordination and Biosupramolecular Chemistry2017

    • Author(s)
      B. Maity, and T. Ueno
    • Journal Title

      Chem. Rec

      Volume : 17 Pages : 383-398

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Design of Protein Asemblies in Development of Biohybrid Materials2017

    • Author(s)
      T Ueno
    • Organizer
      Research Innovation Symposium in Life Science and Technology
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] IN VIVO FUNCTIONS OF ORGANOMETALLOPROTEINS2017

    • Author(s)
      T Ueno
    • Organizer
      5th Symposium on Advanced Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      Kolkata
    • Year and Date
      2017-01-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Multi-bioinorganic Functions Designed within Protein Cage2016

    • Author(s)
      T Ueno
    • Organizer
      Japan-Korea-Taiwan Bioinorganic Chemistry Symposium 2016
    • Place of Presentation
      Okazaki
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Biosupramolecular materials designed by protein assemblies2016

    • Author(s)
      T Ueno
    • Organizer
      2016 International Symposium on Polymer and Related Materials
    • Place of Presentation
      Harbin
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In Vivo and In Vitro Bioinorganic Functions Designed within Ferritin Cage”2016

    • Author(s)
      T Ueno
    • Organizer
      8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Place of Presentation
      Auckland
    • Year and Date
      2016-12-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] フロンティア生物無機化学2016

    • Author(s)
      安部 聡、上野隆史
    • Total Pages
      350
    • Publisher
      三共出版
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] タンパク質カゴの中で踊る金原子を観る

    • URL
      http://educ.titech.ac.jp/bio/news/2017_03/053641.html
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] タンパク質用いて細胞内分子フィルターを開発

    • URL
      http://educ.titech.ac.jp/bio/news/2017_02/053432.html
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] Ueno Laboratory

    • URL
      http://www.ueno.bio.titech.ac.jp/
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 複合ポリペプチド単量体、細胞浸透機能を有する当該単量体の会合体、及び、当該会合体を有効成分とする免疫賦活剤2016

    • Inventor(s)
      上野隆史、吉川健吾、真野恵、片山和彦、三木元博、戸高 玲子
    • Industrial Property Rights Holder
      上野隆史、吉川健吾、真野恵、片山和彦、三木元博、戸高 玲子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-207417
    • Filing Date
      2016-10-23
    • Application Year
      2016
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 改変ポリヘドリンタンパク質及びその使用2016

    • Inventor(s)
      上野隆史、安部聡、笠松誠
    • Industrial Property Rights Holder
      上野隆史、安部聡、笠松誠
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-171201
    • Filing Date
      2016-09-01
    • Application Year
      2016
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ヘモシアニン会合体を用いた包摂体の製造方法2016

    • Inventor(s)
      田中 良和、松野 明日香、北村 朗、上野 隆史、安部 聡
    • Industrial Property Rights Holder
      田中 良和、松野 明日香、北村 朗、上野 隆史、安部 聡
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-110309
    • Filing Date
      2016-06-01
    • Application Year
      2016
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL :

Published : 2016-04-21   Modified : 2018-01-16  

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