| Project/Area Number |
22K05334
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
Sasaki Eita 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 講師 (00803157)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | タンパク質シェル / 人工タンパク質 / バクテリアルマイクロコンパートメント（BMC） / ルマジン合成酵素（AaLS） / 指向性進化 / 自己集合 / ドラッグデリバリーシステム（DDS） / 次世代シークエンサー (NGS) / DDS / ルマジン合成酵素 / 分子進化 / 自己組織化 / 薬物送達システム / BMC |
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| Outline of Research at the Start |
多くの細菌は、その細胞内にタンパク質の殻(シェル)で区画化された Bacterial microcompartment (BMC)と呼ばれる構造をもつ。BMCは特定の酵素を内包し、物質の合成・代謝装置として働く。BMCシェルを自在に利用できれば、物質の貯蔵、生産、輸送に関わるさまざまな応用が期待できる。そこで本研究では、これまで未開拓だったBMCシェルの人工利用への道を拓くことを目指し、BMC構成シェルタンパク質を改変することによって、標的とするタンパク質を取り込みながら自発的にシェルを形成する新たな機能性人工シェルの創成とその応用を試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aimed to develop artificial protein shells inspired by bacterial microcompartments (BMCs), which can autonomously and selectively encapsulate target proteins. We employed a combined strategy involving structural prediction, directed evolution co-expression screening, and electron microscopy analysis. Starting from the lumazine synthase (AaLS) derived from hyperthermophilic bacteria and the BMC shell proteins PduU and EutS from intestinal bacteria, we successfully created various functional protein shells with distinct sizes and properties. These results demonstrate the feasibility of using evolved BMC proteins for the rational design of artificial protein compartments, providing a promising platform for applications such as drug delivery systems.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、従来は単独でシェルを形成しないBMC構成タンパク質から、自発的な標的タンパク質の内包能とシェル形成能を兼ね備えた新規構造体を創出することに成功した点において、学術的意義が高い。今後、同様のアプローチによって、ゲノムデータベース上から豊富に得られるさまざまなタンパク質を基にした人工タンパク質シェルを創成できる可能性がある。さらに、弱酸性環境下で内容物を放出可能な設計と組み合わせることで、ドラッグデリバリーなどへの応用に向けた基盤技術となり得る。
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