| 研究課題/領域番号 |
21K06043
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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43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 (2021, 2023)
東京工業大学 (2022) |
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研究代表者 |
Malay Ali 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上席研究員 (40467006)
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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: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | silk / biopolymer / liquid phase separation / biomolecular condensate / biomimetic / fibrous protein / coacervate / nanofibril / self-assembly / biomimetics / phase separation / spider / biomaterial / biochemistry / silk protein |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Spider silk is a protein biopolymer with extreme mechanical properties; however, the mechanism for silk fiber formation is not well understood. Recently, we found that spider silk undergoes self-assembly via liquid-liquid phase separation and nanoscale fibril formation in response to different chemical stimuli. In this project we will explore the sequence features of silk proteins that govern the the self-assembly process. These results will help develop methods to produce artificial spider silk fibers that mimic the hierarchical structure and mechanical properties of natural spider silk.
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| 研究成果の概要 |
特に液液相分離（LLPS）挙動や、天然のような化学的・物理的勾配に応答した階層的ナノフィブリル構造への自己組織化との関連で、MaSp2の反復領域内の保存モチーフの役割を調べるなど、提案された研究目標はほぼ達成された。組換えMaSp1生産用の新しいプラットフォームが確立され、LLPS事象の詳細の評価が可能になり、可溶性タンパク質状態から階層的に組織化された繊維への自己集合プロセスをリアルタイムでモニターする方法が開発された。さらに、ドラッグライン繊維の構造と機能に関して、MaSp1とMaSp2の相乗効果に関する研究が行われ、マイクロ流体工学による組換えクモ糸の自己組織化に関する研究も完了した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
材料科学における長年の目標は、驚異的な強靭さと生体適合性で知られるクモの糸の特性に匹敵するかそれを上回る人工繊維を製造することである。この研究では、天然繊維の紡績装置内で起こる複雑な化学的・物理的プロセスを理解し再現することで、必要最小限のエネルギーと非常に低い環境フットプリントで高性能繊維を実現しようとしている。また、慎重に設計された組換えタンパク質配列と液液相分離の応用、および原生に近い物理化学的トリガーに反応するナノフィブリルの自己組織化に基づき、人工クモ糸製造のためプラットフォームを作ろると試みこれらの成果は将来、高性能で環境に優しい素材のさらなる開発につながることが期待される。
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