| 研究課題/領域番号 |
20K15141
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
井上 大介 九州大学, 芸術工学研究院, 助教 (40869765)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 合成生物学 / マイクロデバイス / モータータンパク質 / 細胞骨格 / 無細胞タンパク質合成系 / DNAナノテクノロジー / 無細胞タンパク質発現系 / 生体分子モーター / ナノテクノロジー / 無細胞タンパク質発現 / 微小管 / キネシン / 分子機械 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体システムを構成する多くのタンパク質は、超小型で優れた機能を有することから、マイクロ・ナノデバイスの材料として期待されている。しかし、タンパク質は熱や乾燥などに弱く、タンパク質で構築したデバイスは長期保存や輸送ができない。一方、DNAは極めて安定であると共に、タンパク質の情報記録分子である。本研究では、タンパク質(生体分子モーター系)をコードした遺伝子をもつＤＮＡをガラス基板上にプリントすることで、デバイス構成に必要な情報を基板上にプレ-プログラミングし、長期保存することを可能にする。基板表面でタンパク質を発現させ、タンパク質間の相互作用による自己集積を利用し、デバイスの構築技術を確立する。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、ガラス基板上に印刷したDNAから、無細胞タンパク質合成系を用いてタンパク質デバイスを構築する技術を開発することを目的としている。タンパク質は通常、その不安定性から保存が効かず、商業利用が困難であるが、本技術では遺伝情報を無機材料に印刷することで、タンパク質デバイスの長期保存を可能とし、必要時にタンパク質を合成しデバイスとして機能させることができる。本研究では、微小動力である生体分子モーター系（細胞骨格/モータータンパク質）を無細胞合成する系を確立した。運動性を有するモータータンパク質の合成に成功し、ガラス基板に印刷したDNAからモータータンパク質を合成し機能させることを実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
モータータンパク質は古くからマイクロナノデバイスの動力系として応用する研究が行われている。しかしながら、これらのモータータンパク質は古典的な遺伝子組み換え生物を用いて入手する必要があった。本研究により、優れた動力系である、モータータンパク質を無細胞タンパク質合成系により、簡単に入手できるようになった。また、ガラス基板に結合させたDNAの遺伝情報に基づいて、モータータンパク質を合成し、機能させることも実証した。従来壊れやすいタンパク質を、安定なＤＮＡの遺伝情報としてデバイスに組み込むことで、タンパク質デバイスの長期保存を可能にし、商業利用のハードルを下げることができるかもしれない。
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