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センサータンパク質を駆動系とする人工タンパク質超分子マシンの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K04906
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

山中 優  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60632825)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードタンパク質超分子 / センサータンパク質 / ナノマシン / タンパク質設計 / ドメインスワッピング / 四次構造変 / 四次構造変化 / 駆動型超分子
研究成果の概要

CO結合に伴い二量体が解離する常温菌センサータンパク質 (AVCP)と閉環状3量体を形成する人工タンパク質ビルディングブロック(BBPl9)を、ドメインスワップ構造をベースに、融合したAVCP/N-BBPl9-AVCP/C(ABA)を構築した。ABAは、加熱またはエタノールにより処理することで超分子化し、超分子化したものはCOまたはイミダゾールのリガンド結合により、可逆的にサイズ変化した。以上によりセンサータンパク質の動きを駆動系として人工タンパク質超分子に組み込み、動きを持ったタンパク質超分子マシンを構築する方法論を実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

天然タンパク質超分子はナノスケールで駆動する分子機械=ナノマシンとして機能する。近年、タンパク質を素材として、人工ナノ構造体の構築は可能になってきたが、天然のタンパク質のように駆動する人工タンパク質マシンの構築は、困難であった。本研究の成果は、センサータンパク質の動作機構を駆動系としてタンパク質超分子に組み込むことで、人工タンパク質超分子に動きを持たせナノマシンとする方法論の有効性を示すものである。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Conferment of CO-Controlled Dimer-Monomer Transition Property to Thermostable Cytochrome c′ by Mutation in the Subunit-Subunit Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Masaru、Nakayama Ryoko、Fujii Sotaro、Wakai Satoshi、Sambongi Yoshihiro、Hirota Shun
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 92 号: 3 ページ: 702-709

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180311

    • NAID

      130007614161

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] センサータンパク質を駆動系として組み込んだビルディングブロックタンパク質の超分子化2021

    • 著者名/発表者名
      吉田充希、山中優、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第101春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] センサータンパク質を駆動系として組み込んだビルディングブロックタンパク質の二量体の性質と挙動2021

    • 著者名/発表者名
      山中優、内橋貴之、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第101春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Construction of Structure-Switchable Protein Supramolecules using Fusion Proteins Designed Based on 3D Domain Swapping2020

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Takayuki Uchihashi, Shun Hirota
    • 学会等名
      第20回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] The Design of Artificial Domain-Swapped Dimers by Polyproline Rod Insertion2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Shiga, Masaru Yamanaka, Wataru Fujiwara, Shun Hirota, Shuichiro Goda, Koki Makabe
    • 学会等名
      第20回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドメインスワップ構造を基に設計した融合タンパク質による可動型超分子の構築2020

    • 著者名/発表者名
      山中優、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第100春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Conferment of CO-Controlled Dimer-Monomer Transition Property to Thermostable Cytochrome c′ by Mutation in the Subunit Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Ryoko Nakayama, Sotaro Fujii, Satoshi Wakai, Yoshihiro Sambongi, Shun Hirota
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of Protein Supramolecules Based on Domain Swapping2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Chunguang Ren, Mohan Zhang, Akiya Oda, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      第19回蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Construction of Protein Supramolecules Based on Domain-Swapping Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Chunguang Ren, Mohan Zhang, Akiya Oda, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      33rd Annual Symposium of the Protein Society
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ドメインスワップ機構を利用した駆動型人工タンパク質超分子の構築2019

    • 著者名/発表者名
      山中優
    • 学会等名
      農芸化学会関西支部ミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 耐熱性シトクロムcのサブユニット界面変異によるCO応答性2量体-単量体変換特性の付与2019

    • 著者名/発表者名
      山中優、中山諒子、若井暁、藤井創太郎、三本木至宏、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第99春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of Cytochrome c' tetramer Using Domain-Swapping and Carbon Monoxide-Dependent Control of Oligomer Association/Dissociation2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Shun Hirota
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サブユニット界面変異による耐熱性シトクロムc′へのCO依存的2量体-単量体遷移特性の付与2018

    • 著者名/発表者名
      山中優、中山諒子、藤井創太郎、岩井暁、三本木至宏、廣田俊
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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