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ナノ集積が築くin-vitro合成生物学ツール:代謝ネットワークの生体外模倣

研究課題

研究課題/領域番号 16H04570
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 生物機能・バイオプロセス
研究機関東北大学

研究代表者

梅津 光央  東北大学, 工学研究科, 教授 (70333846)

研究分担者 二井手 哲平  東北大学, 工学研究科, 助教 (20802705)
高見 誠一  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
中澤 光  東北大学, 工学研究科, 助教 (40584991)
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)
キーワード生体分子 / 酵素 / ナノ粒子 / ナノ材料 / 生物・生体工学 / 酵素反応
研究成果の概要

生体内では、一連の酵素群が微小空間内に密集して酵素反応が共役している。本研究では、ナノ粒子への酵素集積化と自身が開発したナノ粒子の自発的階層集合化の技術を組み合わせて、生体内での酵素密集環境を再構築するプロセスの開発を目指し、混合操作のみで行えるナノ粒子への酵素集積化と材料表面特異なペプチド・タンパク質によるナノ粒子の階層的集合化技術を組み合わせることによって、生体内での酵素密集環境を生体外で再現できる可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体内での酵素密集環境を生体外で再構築できれば、細胞内では変化させることができなかった様々なパラメータを変化させることができ、生体内での代謝ネットワークの解明に有用なツールとなり得る。本研究で開発した、酵素が集積したナノ粒子を凝集させる技術は、その再構築を可能とする要素技術として寄与する。

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

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Machine-Learning-Guided Mutagenesis for Directed Evolution of Fluorescent Proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Saito Yutaka、Oikawa Misaki、Nakazawa Hikaru、Niide Teppei、Kameda Tomoshi、Tsuda Koji、Umetsu Mitsuo
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 7 号: 9 ページ: 2014-2022

    • DOI

      10.1021/acssynbio.8b00155

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compact seahorse-shaped T cell-activating antibody for cancer therapy2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Fujii, Yoshikazu Tanaka, Hikaru Nakazawa, Aruto Sugiyama, Noriyoshi Manabe, Akira Shinoda, Nobutaka Shimizu, Takamitsu Hattori, Katsuhiro Hosokawa, Takuma Sujino, Tomoyuki Ito, Teppei Niide, Ryutaro Asano, Izumi Kumagai, and Mitsuo Umetsu
    • 雑誌名

      Advanced Therapeutics

      巻: 1700031 号: 3 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1002/adtp.201700031

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large-scale chirality in an active layer of microtubules and kinesin motor proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Kim Kyongwan、Yoshinaga Natsuhiko、Bhattacharyya Sanjib、Nakazawa Hikaru、Umetsu Mitsuo、Teizer Winfried
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 号: 17 ページ: 3221-3231

    • DOI

      10.1039/c7sm02298k

    • NAID

      130007736086

    • 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] Photosynthesis of colloidal Ag-AgCl nanoparticles mediated by Tilia sp. leachate, evaluation of their behaviour in liquid phase and catalytic properties2018

    • 著者名/発表者名
      Zuzana Konvickova, Veronika sova, Marek Kolencik, Teppei Niide, Gabriela Kratosova, Mitsuo Umetsu, and Jana Seidlerova
    • 雑誌名

      Colloid and Polymer Science

      巻: 296 号: 4 ページ: 677-687

    • DOI

      10.1007/s00396-018-4290-2

    • 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] High-throughput cytotoxicity and antigen-binding assay for screening small bispecific antibodies without purification2018

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Aruto、Umetsu Mitsuo、Nakazawa Hikaru、Niide Teppei、Asano Ryutaro、Hattori Takamitsu、Kumagai Izumi
    • 雑誌名

      JBB

      巻: - 号: 2 ページ: 31237-31239

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.02.007

    • NAID

      40021645320

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact in stability during sequential CDR grafting to construct camelid VHH antibodies against zinc oxide and gold2018

    • 著者名/発表者名
      Saito Ryota、Saito Yutaro、Nakazawa Hikaru、Hattori Takamitsu、Kumagai Izumi、Umetsu Mitsuo、Makabe Koki
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 164 号: 1 ページ: 21-25

    • DOI

      10.1093/jb/mvy016

    • NAID

      40021625279

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Use of a Phage-Display Method to Identify Peptides that Bind to a Tin Oxide Nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa Hikaru、Seta Yasuko、Hirose Tatsuya、Masuda Yoshitake、Umetsu Mitsuo
    • 雑誌名

      Protein & Peptide Letters

      巻: 25 号: 1 ページ: 68-75

    • DOI

      10.2174/0929866525666171206114429

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A semi high-throughput method for screening small bispecific antibodies with high cytotoxicity2017

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Aruto、Umetsu Mitsuo、Nakazawa Hikaru、Niide Teppei、Onodera Tomoko、Hosokawa Katsuhiro、Hattori Shuhei、Asano Ryutaro、Kumagai Izumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 2862-2873

    • DOI

      10.1038/s41598-017-03101-4

    • 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
  • [雑誌論文] 構造情報を取り入れた進化工学的アプローチによる分子認識タンパク質の設計2017

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 雑誌名

      MEDCHEM NEWS

      巻: 27 ページ: 25-29

    • NAID

      130007670684

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] バイオ分子をツールとしたボトムアップな無機材料アセンブリ2017

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 雑誌名

      科学と工業

      巻: 91 ページ: 227-233

    • NAID

      40021296492

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 親和性ペプチド分子による有機結晶の構造制御と生体分子-半導体有機結晶ハイブリッド材料作製プロセスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      二井手 哲平, 中澤 光, 梅津 光央
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 62 ページ: 23-27

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] タンパク質工学とナノ材料工学の相補完によるボトムアップ素子設計2017

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 雑誌名

      化学工学会バイオ部会ニュースレター

      巻: 45 ページ: 11-16

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of camelid VHH bispecific constructs via in-cell intein-mediated protein trans-splicing2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shibuya, Natsuki Haga, Ryutaro Asano, Hikaru Nakazawa, Takamitsu Hattori, Daisuke Takeda Aruto Sugiyama, Reiko Kurotani, Izumi Kumagai, Mitsuo Umetsu, Koki Makabe
    • 雑誌名

      Protein Engineering, Design & Selection

      巻: 30 ページ: 15-21

    • DOI

      10.1093/protein/gzw057

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isomorphic coalescence of aster cores formed in vitro from microtubules and kinesin motors2016

    • 著者名/発表者名
      Kyongwan Kim, Aurelien Sicora; Hikaru Nakazawa, Mitsuo Umetsu, Wonmuk Hwang, Winfried Teizer
    • 雑誌名

      Physical Biology

      巻: 13 号: 5 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1088/1478-3975/13/5/056002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ライブラリーデザインサイクル:スマートなライブラリーでのタンパク質の機能改変2019

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      第14回理研「バイオものづくり」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Can proteins be engineered to generate a desired function from slim library ?2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      分子研研究会New Frontier in Protein Design & Engineering
    • 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] AIを利用したスマートホットライブラリーデザイン:AIはGFPをYFP化できるか?2018

    • 著者名/発表者名
      及川 未早来, 二井手 哲平, 中澤 光, 亀田倫史,津田宏治,斉藤裕, 梅津 光央
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 進化工学からみた材料結合性ペプチド・タンパク質の雰囲気2018

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AIはタンパク質進化を導くか?:機械学習支援によるGFPのYFP化検証2018

    • 著者名/発表者名
      及川 未早来, 二井手 哲平, 中澤 光, 亀田倫史,津田宏治,斉藤裕, 梅津 光央
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 進化分子工学を援用した無機材料とタンパク質の直接結合界面の創製2018

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      第174委員会「第2回インタラクティブナノ界面分科会」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Machine-learning-guided mutagenesis platform for desired evolution: in the case of Fluorescent protein?2018

    • 著者名/発表者名
      Misaki Oikawa, Yutaka Saito, Tomoshi Kameda, Hikaru Nakazawa, Teppei Niide, Koji Tsuda,  Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      10th Annual PEGS Summit, Protein&Antibody Engineering Summit
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Module library approach for bottom-up chimera/hybrid protein design2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      2017 KMB International Symposium & Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanobiotechnology from material-binding biomolecules for nanomaterial engineering2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      International Workshop on Advanced Smart Materials and Engineering for Nano- and BioTechnologies
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノとバイオをつなぐインターフェイスプロテイン2017

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      第174委員会第59回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習へ向けた迅速な変異体群の作製と機能評価プロセスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      及川未早来、中澤光、二井手哲平、亀田倫史、斎藤裕、津田浩二、梅津光央
    • 学会等名
      バイオ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 基板材料結合タンパク質を用いたナノデバイス指向インターフェイス分子開発2017

    • 著者名/発表者名
      宮木 達輝、中澤 光、筋野 拓馬、梅津 光央
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ライブラリー的発想によるタンパク質のキメラ設計2016

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      ネオバイオ研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CBDの結合挙動から見るハイブリッドナノセルロソームの高機能化設計2016

    • 著者名/発表者名
      中澤 光,岡田 和,石垣 友理,小林栄子,梅津 光央
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質工学とナノ材料の相補完によるハイブリッド酵素設計2016

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      バイオマスの総合的有効利用に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A design of artificial cellulosome using the cohesin-dockerin interaction2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Tsukazaki, Keisuke Murakami, Hikaru Nakazawa and Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      The 23th Symposium of Young Asian Biochemical Engineers' Community (YABEC) 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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