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効率的な物質輸送を可能にする人工ナノポアチューブの構築

研究課題

研究課題/領域番号 23K17968
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分37:生体分子化学およびその関連分野
研究機関群馬大学

研究代表者

神谷 厚輝  群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (70612315)

研究期間 (年度) 2023-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードナノポアタンパク質 / 膜タンパク質 / リポソーム / パッチクランプ測定 / 物質輸送 / バイオコンジュゲート
研究開始時の研究の概要

リポソーム-リポソーム間の効率的な物質輸送が実現すると、リポソーム内での酵素反応の長期化や複雑化が見込まれる。そこで、本研究では様々な大きさのナノポアを用い、人工的にナノポアをチューブ状にして、リポソーム-リポソーム間の物質輸送の効率化を実現させる。

研究実績の概要

ナノポアタンパク質をリポソームに再構成させることで、リポソームの内外に物質を輸送させることが出来る。本研究では、グラム陰性菌の外膜に存在するouter membrane proteinの一種のOmpGをリポソームへ再構成させる方法を検討した。OmpGは、イオンのほか糖も透過できる。リポソーム作製後にOmpGを加えても、OmpGの再構成量は少なかった。そこで、OmpGとリン脂質フィルムをエタノールで溶解し、OmpGとリン脂質を含むフィルムを作製した。そして、静置水和法でリポソームを作製した。その結果、リポソーム膜に多くのOmpGの再構成に成功した。また、リポソーム内への物質輸送にも成功している。
また、Ompにリンカーを付けることで、イオン透過がどのように変化するかを人工細胞膜のパッチクランプ法にて検討した。リンカーの存在でイオンの透過が阻害することを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

国際学会、国内学会に積極的に発表をおこなっている。また、OmpGのリポソームの再構成に関する論文が、ACS Omegaに掲載された。

今後の研究の推進方策

リポソーム膜上にOmpGの再構成に成功している。次に、OmpGを繋ぎ止め、タンパク質によるナノチューブの形成を行う。効率的なナノチューブ形成条件の探索をおこなう。そして、リポソーム間をこのナノチューブで連結させ、物質輸送を実現させる。また、リンカーの長さを変えることで、イオン透過の閉塞が変化するかを検討する。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Formation of Cell-Sized Liposomes Incorporating a β-Barrel-Structured Porin through Rehydration of a Phospholipid-Membrane Protein Dried Film2024

    • 著者名/発表者名
      Tosaka Toshiyuki、Kamiya Koki
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 9 号: 5 ページ: 5911-5918

    • DOI

      10.1021/acsomega.3c09431

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 膜タンパク質の機能改変とナノポアセンサへの応用2023

    • 著者名/発表者名
      神谷 厚輝、登坂 俊行
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 101 号: 8 ページ: 426-430

    • DOI

      10.34565/seibutsukogaku.101.8_426

    • ISSN
      0919-3758, 2435-8630
    • 年月日
      2023-08-25
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Function Investigations and Applications of Membrane Proteins on Artificial Lipid Membranes2023

    • 著者名/発表者名
      Tosaka Toshiyuki、Kamiya Koki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 8 ページ: 7231-7231

    • DOI

      10.3390/ijms24087231

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] βバレルポリンのナノポア化と物質透過性の検討2024

    • 著者名/発表者名
      登坂俊行、神谷厚輝
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] DEVELOPMENT OF THE METHOD FOR RECONSTITUTION OF BETA-BARREL NANOPORE FORMINIG PROTEIN INTO CELL-SIZED LIPOSOME2024

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Tosaka, Koki Kamiya
    • 学会等名
      2024 Biophysical Society Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノポアによるプロテアーゼの識別に向けたOmpGナノポアの閉塞2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木遥香、登坂俊行、神谷厚輝
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 改変型Outer membrane protein Gを再構成させた細胞サイズリポソーム形成法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      登坂俊行、神谷厚輝
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会 16.0
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 改変型βバレルナノポアタンパク質のリポソーム上での機能検討2023

    • 著者名/発表者名
      登坂俊行、神谷厚輝
    • 学会等名
      第61回生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノポアによるプロテアーゼの識別に向けたOmpGナノポアの閉塞2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木遥香、登坂俊行、神谷厚輝
    • 学会等名
      令和5年度 日本化学会関東支部群馬地区 研究交流発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 群馬大学大学院 理工学府分子科学部門 神谷研究室

    • URL

      http://kamiya.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-07-04   更新日: 2024-12-25  

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