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人工分子針の細胞膜貫通制御

Publicly Offered Research

Project AreaDynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
Project/Area Number 26102513
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

上野 隆史  東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (70332179)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsタンパク質 / 膜透過 / バクテリオファージ / 超分子 / 自己集合
Outline of Annual Research Achievements

成果1:バクテリオファージT4から再構築された三本鎖βヘリックス針蛋白質の細胞膜貫通反応細胞は細胞膜によって外界から隔てられており、ウイルスのような天然の分子機械は、高効率かつ直接的に細胞膜を透過する。T4ファージは、gp5と呼ばれる三重鎖βヘリックス針蛋白質を用いて大腸菌の外膜に穴を開ける。近年他のファージの尾部にもβヘリックスが確認されており(図4)、細胞膜貫通反応に重要な役割を果たすと推定されているものの、実験的に細胞への取り込みを解析した例はなかった。本研究では、βヘリックスからなる人工蛋白質針β-PNが(1)エンドサイトーシスを経ない直接的な機構で赤血球に取り込まれること、(2)その取り込みに表面電荷が寄与していることを見出した。この結果は、βヘリックスの細胞膜透過反応を実験的に示した初めての例である。β-PNは細胞内分子輸送に応用可能であり、既にβ-PNによる外来物質の細胞内輸送を実現にも成功した。さらにHSAFMなどによる詳細な解析から、一分子レベルで膜透過メカニズムの検証に成功した
成果2:金属―蛋白質針複合体を用いた効率的な細胞内一酸化炭素輸送によるNF-κB活性化
一酸化炭素(CO)は細胞保護作用、抗炎症作用等を担うシグナル分子として機能することが報告されている。細胞内にCOを輸送するために、主に金属カルボニルからなるCO輸送分子(CORM)が用いられてきた。しかしながら、細胞内への取り込み効率の低さ、安定性の低さ等が問題視されており、COを用いたシグナル伝達制御のために、より効率的な細胞内輸送法の確立が求められている。本研究では、β-PN-Ru(CO)2複合体を用いた細胞内へのCO輸送法を確立し、転写因子であるnuclear factor-kappaB(NF-κB)の活性化に成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] A metal carbonyl-protein needle composite designed for intracellular CO delivery to modulate NF-κB activity2015

    • Author(s)
      H. Inaba, N.J.M. Sanghamitra, K. Fujita, T. Sho, T. Kuchimaru, S. Kitagawa, S. Kizaka-Kondohc, and T. Ueno
    • Journal Title

      Mol. BioSyst.

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 3111-3118

    • DOI

      10.1039/c5mb00327j

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Design of Biomaterials for intracellular delivery of carbon monoxide2015

    • Author(s)
      H. Inaba, K. Fujita and T. Ueno
    • Journal Title

      Biomaterials Science

      Volume: 3 Issue: 11 Pages: 1423-1438

    • DOI

      10.1039/c5bm00210a

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 「超分子タンパク質を用いて金属の反応を操る」2015

    • Author(s)
      稲葉央、安部聡、上野隆史
    • Journal Title

      化学

      Volume: 70 Pages: 41-46

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Protein needles as molecular templates for artificial metalloenzymes2015

    • Author(s)
      H. Inaba, S. Kitagawa, and T. Ueno
    • Journal Title

      Isr. J. Chem.

      Volume: 55 Issue: 1 Pages: 40-50

    • DOI

      10.1002/ijch.201400097

    • NAID

      120005661554

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Special Issue: Artificial Metalloenzymes2015

    • Author(s)
      T. Ueno
    • Journal Title

      Isr. J. Chem.

      Volume: 55 Issue: 1 Pages: 2-2

    • DOI

      10.1002/ijch.201410018

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Intracellular Protein Delivery System with Protein Needle-GFP Construct2014

    • Author(s)
      H. Inaba, N. J. M. Sanghamitra, T. Fukai, T. Matsumoto, K. Nishijo, S. Kanamaru, F. Arisaka, S. Kitagawa, and T. Ueno
    • Journal Title

      Chem. Lett

      Volume: 43 Issue: 9 Pages: 1505-1507

    • DOI

      10.1246/cl.140481

    • NAID

      130004427188

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Plasma membrane translocation of a protein needle based on a triple-stranded β-helix motif.2014

    • Author(s)
      Sanghamitra. NJM, Inaba H, Arisaka F, Wang DO, Kanamaru S, Kitagawa S and Ueno T
    • Journal Title

      Mol. BioSyst

      Volume: 10 Issue: 10 Pages: 2677-2683

    • DOI

      10.1039/c4mb00293h

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Remarks] Ueno Laboratory

    • URL

      http://www.ueno.bio.titech.ac.jp/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] The Ueno Lab.

    • URL

      http://www.ueno.bio.titech.ac.jp/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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