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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

研究課題

研究課題/領域番号 16H04177
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生体関連化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

上野 隆史  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70332179)

研究分担者 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, 応用生物学系, 教授 (80201812)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワードタンパク質結晶 / タンパク質工学 / 超分子化学 / 自己集合 / 細胞内結晶化 / 多角体 / 分子機械 / 昆虫細胞 / ウイルス
研究成果の概要

近年、蛋白質からなる分子集合体を生体機能材料のテンプレートとしたバイオテクノロジー応用が期待されている。本研究では、固体材料としての利用が注目されている蛋白質結晶の機能化に焦点をあて、従来の人工多孔性材料でも困難とされていた精密多層構造の構築を達成した。特に、細胞内結晶化反応で結晶を形成する昆虫ウイルス由来の蛋白質「多角体」にターゲットを絞り、多角体結晶への外来分子の精密多層集積から新しい生体機能材料合成の領域を開拓した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究成果の学術的意義や社会的意義は、細胞内結晶化を用いることにより、これまで解決が困難とされていた蛋白質の迅速・大量合成、安定化を劇的に改善し、精製した蛋白質からの結晶化が常識であった蛋白質結晶化の概念をも根本から変える材料作成法となる。従って、機能材料としての蛋白質結晶利用の可能性が格段に広がり、実用化にも近いバイオマテリアルとなりうる。具体的には、多角体結晶の安定性と生体適合性を生かした酵素の迅速合成と長期保存、ワクチンや細胞外マトリックスの開発等、複雑な医薬品合成の軽減や、我が国の課題である医療費負担の大きな削減を可能とする技術につながると確信する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 5件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 15件、 招待講演 15件) 図書 (1件) 備考 (4件) 産業財産権 (4件)

  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] KAIST(韓国)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] NTU(シンガポール)

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      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Coordination design of cadmium ions at the 4-fold axis channel of the apo-ferritin cage2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Satoshi、Ito Nozomi、Maity Basudev、Lu Chenlin、Lu Diannan、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 印刷中 号: 26 ページ: 9759-9764

    • DOI

      10.1039/c9dt00609e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent progresses in the accumulation of metal ions into the apo-ferritin cage: Experimental and theoretical perspectives2019

    • 著者名/発表者名
      Maity Basudev、Hishikawa Yuki、Lu Diannan、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 印刷中 ページ: 104-111

    • DOI

      10.1016/j.poly.2019.03.048

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Encapsulation of biomacromolecules by soaking and co-crystallization into porous protein crystals of hemocyanin2019

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Hashimoto, Yuxin Ye, Asuka Matsuno, Yuki Ohnishi, Akira Kitamura, Masataka Kinjo, Satoshi Abe, Takafumi Uenod, Min Yao, Tomohisa Ogawa, Takashi Matsuia, Yoshikazu Tanaka
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 509 号: 2 ページ: 577-584

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.12.096

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Construction of supramolecular nanotubes from protein crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Tien Khanh、Negishi Hashiru、Abe Satoshi、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 10 号: 4 ページ: 1046-1051

    • DOI

      10.1039/c8sc04167a

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering of protein crystals for development of bionanomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      T. K. Nguyen, T. T. Pham, and T Ueno
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000156508

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced in Vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) with Rapid CO Release from an MnCO-Protein Needle Composite2018

    • 著者名/発表者名
      Hyodo Fuminori、Sho Takeya、Maity Basudev、Fujita Kenta、Tachibana Yoko、Akashi Satoko、Mano Megumi、Hishikawa Yuki、Matsuo Masayuki、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 24 号: 45 ページ: 11578-11583

    • DOI

      10.1002/chem.201802445

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Raman spectroscopy insight into Norovirus encapsulation in Bombyx mori cypovirus cubic microcrystals2018

    • 著者名/発表者名
      Mori Hajime、Oda Naoki、Abe Satoshi、Ueno Takafumi、Zhu Wenliang、Pernstich Chris、Pezzotti Giuseppe
    • 雑誌名

      Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy

      巻: 203 ページ: 19-30

    • DOI

      10.1016/j.saa.2018.05.066

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 架橋化多孔性タンパク質結晶を利用した水素製造光触媒システムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      Tabe Hiroyasu、Takahashi Hikaru、Shimoi Takuya、Abe Satoshi、Ueno Takafumi、Yamada Yusuke
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 237 ページ: 1124-1129

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2018.01.046

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019618

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functionalization of protein crystals with metal ions, complexes and nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Abe Satoshi、Maity Basudev、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Chemical Biology

      巻: 43 ページ: 68-76

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2017.11.015

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular protein cages constructed from a crystalline protein matrix2018

    • 著者名/発表者名
      Negishi Hashiru、Abe Satoshi、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Niwase Kento、Boudes Marion、Coulibaly Fasseli、Mori Hajime、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 16 ページ: 1988-1991

    • DOI

      10.1039/c7cc08689j

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineering of protein assemblies within cells2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Tien K、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology

      巻: 51 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2017.12.005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of in cell protein crystals containing organometallic complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Abe Satoshi、Atsumi Kohei、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Mori Hajime、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 5 ページ: 2986-2989

    • DOI

      10.1039/c7cp06651a

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      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial bio-nanomachines based on protein needles derived from bacteriophage T42017

    • 著者名/発表者名
      Inaba Hiroshi、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 10 号: 2 ページ: 641-658

    • DOI

      10.1007/s12551-017-0336-9

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      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of gold sub-nanocluster nucleation within a crystalline protein cage2017

    • 著者名/発表者名
      B. Maity, S. Abe, and T. Ueno
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 8 号: 1 ページ: 14820-14825

    • DOI

      10.1038/ncomms14820

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystal Engineering of Self-Assembled Porous Protein Materials in Living Cells2017

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, H. Tabe, H. Ijiri, K. Yamashita, K. Hirata, K. Atsumi, T. Shimoi, M. Akai, H. Mori, S. Kitagawa and T. Ueno
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 11 号: 3 ページ: 2410-2419

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b06099

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design of Bioinorganic Materials At the Interface of Coordination and Biosupramolecular Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      B. Maity, and T. Ueno
    • 雑誌名

      Chem. Rec

      巻: 17 号: 4 ページ: 383-398

    • DOI

      10.1002/tcr.201600122

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Protein crystals for designing biosupramolecular materials2019

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      Tokyo Tech NCCR Molecular Systems Engineering Joint Symposium, Basel,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bioinorganic Design of Protein Assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      2019 KAIST School of Molecular Science BK21 Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metal Coordination Functions Designed in Protein Cage2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      3rd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metal Coordination and Function Designed in Protein Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      2018 Korea-Taiwan-Japan Bioinorganic Chemistry Symposium
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      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Design of Protein Cage for Sustainable Bionanomaterial2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      ASPIRE League forum
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      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functions designed in Crystalline Protein Assembly?2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      JST Fujita ACCEL International Symposium Coordination Chemistry for Structural Elucidation ICCC2018?
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Process of Proteins Observed in Crystalline Cages2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      The 79th Okazaki Conference Synthetic, Biological, and Hybrid Molecular Engines
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Function of Crystalline Protein Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26, Nanobiology
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      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial metalloproteins constructed with protein assemblies for bioinorganic materials2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      The 18th Japan-Korea Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial metalloproteins constructed with protein assemblies for bionano applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Ueno
    • 学会等名
      The 9th Asian Biological Inorganic Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] IN VIVO FUNCTIONS OF ORGANOMETALLOPROTEINS2017

    • 著者名/発表者名
      T Ueno
    • 学会等名
      5th Symposium on Advanced Biological Inorganic Chemistry
    • 発表場所
      Kolkata
    • 年月日
      2017-01-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of Protein Asemblies in Development of Biohybrid Materials2017

    • 著者名/発表者名
      T Ueno
    • 学会等名
      Research Innovation Symposium in Life Science and Technology
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In Vivo and In Vitro Bioinorganic Functions Designed within Ferritin Cage”2016

    • 著者名/発表者名
      T Ueno
    • 学会等名
      8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 発表場所
      Auckland
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-bioinorganic Functions Designed within Protein Cage2016

    • 著者名/発表者名
      T Ueno
    • 学会等名
      Japan-Korea-Taiwan Bioinorganic Chemistry Symposium 2016
    • 発表場所
      Okazaki
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biosupramolecular materials designed by protein assemblies2016

    • 著者名/発表者名
      T Ueno
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Polymer and Related Materials
    • 発表場所
      Harbin
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] フロンティア生物無機化学2016

    • 著者名/発表者名
      安部 聡、上野隆史
    • 総ページ数
      350
    • 出版者
      三共出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 上野研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Ueno Laboratory

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 融合タンパク質及びその使用2019

    • 発明者名
      上野隆史、亀山志織
    • 権利者名
      上野隆史、亀山志織
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-088420
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 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

    • 発明者名
      上野隆史、吉川健吾、真野恵、片山和彦、三木元博、戸高 玲子
    • 権利者名
      上野隆史、吉川健吾、真野恵、片山和彦、三木元博、戸高 玲子
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-207417
    • 出願年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 改変ポリヘドリンタンパク質及びその使用2016

    • 発明者名
      上野隆史、安部聡、笠松誠
    • 権利者名
      上野隆史、安部聡、笠松誠
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-171201
    • 出願年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] ヘモシアニン会合体を用いた包摂体の製造方法2016

    • 発明者名
      田中 良和、松野 明日香、北村 朗、上野 隆史、安部 聡
    • 権利者名
      田中 良和、松野 明日香、北村 朗、上野 隆史、安部 聡
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-110309
    • 出願年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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