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Origin of Enzymes: Study of Hyperbranched Polymer Scaffolded Nanoparticles

研究課題

研究課題/領域番号 21K03735
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17050:地球生命科学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

ママジャノフ イリーナ  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任教授 (80776261)

研究分担者 ジャー トニーズィ  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (10800328)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードhyperbranched polymer / polyester / wet-dry cycle / smart material / protoenzyme / biomimetic catalysis / chemical evolution / origin of life / nanoparticle / biomimetic catalyst
研究開始時の研究の概要

Key question: How did enzymes emerge and evolve from prebiotic systems?
Hypothesis: Protoenzymes employed metallic and small molecule cofactors, similar to modern ones, which were scaffolded by prebotically available globular polymers, such as HBP instead of proteins and RNA.
Research methods: The project would include the study of the synthesis of HBP-NPs under prebiotic conditions and their characterization.
Importance: A successful outcome of the project would further our fundamental understanding of the origin of enzymatic catalysis, a mechanism that governs all biochemical transformations.

研究実績の概要

We developed solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) methods for detecting water bound and immobilized inside hyperbranched polymers. Based on the results we were able to classify the different polymers based on their water content. This property will become important at the later stages when designing catalysts for specific reactions. We optimized synthesize and analyze depsipeptide hyperbranched polymers. The polymers are synthesized by reacting a polyester matrix with amino acids. We have devised optimal amino acid mixes that allow for detectable selection without overwhelming the analysis.
We studied in more detail a lysine based hyperbranched polymer and it's catalytic ability. We found that polysine is capable of efficient catalysis of Kemp elimination.

報告書

(1件)
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] Connecting primitive phase separation to biotechnology, synthetic biology, and engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Jia Tony Z、Wang Po-Hsiang、Niwa Tatsuya、Mamajanov Irena
    • 雑誌名

      Journal of Biosciences

      巻: 46 号: 3 ページ: 79-79

    • DOI

      10.1007/s12038-021-00204-z

    • 関連する報告書
      2021 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] Incorporation of Basic α-Hydroxy Acid Residues into Primitive Polyester Microdroplets for RNA Segregation2021

    • 著者名/発表者名
      Tony Z. Jia, Niraja V. Bapat, Ajay Verma, Irena Mamajanov, H. James Cleaves II, and Kuhan Chandru*
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 22 号: 4 ページ: 1484-1493

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.0c01697

    • 関連する報告書
      2021 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] Single-molecule origin of life scenario: Necessity and feasibility2021

    • 著者名/発表者名
      Mamajanov Irena
    • 雑誌名

      Physics of Life Reviews

      巻: 38 ページ: 143-144

    • DOI

      10.1016/j.plrev.2021.04.007

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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