| 研究課題/領域番号 |
21K04850
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
山中 優 奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, URA (60632825)
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| 研究分担者 |
廣田 俊 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90283457)
松尾 貴史 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50432521)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | ビルディングブロック / タンパク質デザイン / 構造領域交換 / タンパク質超分子 / バイオナノマシン / 人工タンパク質設計 / 構造領域シャッフリング / 構成分子間連携 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではドメインスワッピングの概念を拡大した独自の分子設計手法：構造領域シャッフリングを確立し、センサータンパク質を自在に超分子化させる。立体構造ベースでタンパク質分子を分割し、相対的な位置を改変することで分子間での相補的な構造マッチングを形成、任意の構造・順序・サイズのタンパク質超分子とし構成分子の動きを連携させることで機能を発現させる。
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| 研究成果の概要 |
研究開始時点で既に構築できていた動きを組み込んだタンパク質超分子（ビルディングブロックタンパク質に、標的分子により2量体から単量体に解離するセンサータンパク質を組み込む）の詳細な挙動解析を行い、組み込んだタンパク質の動きが超分子全体の動きにどう発現するかの知見を得た。また、構造予測ツールAlphaFold2を組み込んだタンパク質超分子構造設計システムの構築を進め、デザイン通りの構造領域シャッフリングした立体構造をとるタンパク質超分子を構築した。研究期間全体を通して、構造領域シャッフリングによるタンパク質超分子のデザインのアクセスビリティと自由度が飛躍的に向上した。
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| 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。最近の深層学習技術により、誰でも自在にタンパク質超分子を設計できるような状況となったが、天然のタンパク質のように複雑に駆動するタンパク質超分子の自在設計には至っていない。本研究の成果は、人工タンパク質超分子に天然タンパク質のようなナノマシンとして複雑に駆動する性質を付与する分子設計の一助となる。
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