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柔らかな細孔表面をもつタンパク質結晶設計

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 16H00827
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

安部 聡  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40508595)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード多角体 / タンパク質結晶 / 金属錯体 / 固体触媒 / タンパク質結晶工学 / 触媒反応 / 細胞内結晶
研究実績の概要

本研究では、タンパク質結晶の固い骨格構造の中にアミノ酸欠損により柔らかな表面構造をもつ細孔空間を構築し、金属錯体複合化による固体触媒の創製を目指した。平成29年度は、細胞内で結晶化する多角体を用い、アミノ酸を3残基欠損した変異体結晶にPd(allyl)錯体を固定化した複合体の構築と結晶構造解析、触媒反応への応用を試みた。
多角体単量体の分子界面に位置するアミノ酸3残基を欠損した変異体結晶と野生型の多角体結晶に50mM Pd(allyl)錯体をアセトニトリル溶液で24時間37度で反応させ、固定化した。ICP-MSと結晶サイズを測定することにより、多角体タンパク質あたりPd錯体の結合数を検討したところ、野生型では6.9個、変異体では5.1個のPd錯体が固定化されていた。複合体結晶のSEM-EDX測定では、Pd錯体は結晶全体に分布していることが示された。次に合成した複合体の結晶構造解析をSPring-8 BL32XUでマイクロビームの照射により行った結果、Pd錯体の固定化前後で全体構造は変化しないことがわかった。また、野生型、変異体ともPd錯体に対応する電子密度が観測され、多角体結晶のヒスチジンやシステインにPd錯体は結合することがわかった。また、変異体結晶では、分子間に位置するアミノ酸の電子密度がディスオーダーして構造が決定できない箇所が多くありPd錯体の固定化により分子間の構造が高く、柔軟性を有していることがわかった。アリルカルバイトの脱保護反応では、変異体が野生型より反応を進行させ、生成物を結晶内に固定化ができることがわかった。変異体の柔軟構造が基質分子の拡散や反応を促進させていると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Structure of in cell protein crystals containing organometallic complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Abe Satoshi、Atsumi Kohei、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Mori Hajime、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 5 ページ: 2986-2989

    • DOI

      10.1039/c7cp06651a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Engineering of Self-Assembled Porous Protein Materials in Living Cells2017

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, H. Tabe, H. Ijiri, K. Yamashita, K. Hirata, K. Atsumi, T. Shimoi, M. Akai, H. Mori, S. Kitagawa and T. Ueno
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 11 号: 3 ページ: 2410-2419

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b06099

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Observation of gold sub-nanocluster nucleation within a crystalline protein cage2017

    • 著者名/発表者名
      B. Maity, S. Abe, and T. Ueno
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 8 号: 1 ページ: 14820-14825

    • DOI

      10.1038/ncomms14820

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Creation of Functional Protein Crystals by in vivo Crystal Engineering2017

    • 著者名/発表者名
      安部 聡
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会(2017)若い世代の特別講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柔らかな細孔空間をもつタンパク質結晶設計2017

    • 著者名/発表者名
      安部 聡、厚見晃平、上野隆史
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内タンパク質結晶の機能創出2017

    • 著者名/発表者名
      安部 聡、厚見晃平、笠松誠、三浦晃太郎、上野隆史
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内結晶化反応を利用したタンパク質結晶の機能創成2017

    • 著者名/発表者名
      安部 聡
    • 学会等名
      新学術領域「柔らかな分子系」第20回ワークショップ
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo Crystal Engineering for Catalytic Reactions by Metal Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      安部 聡、厚見晃平、上野隆史
    • 学会等名
      第66回錯体化学討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] In vivo Crystal Engineering for Design of Protein Crystals in the Development of Solid Biomaterials2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Abe
    • 学会等名
      International Symposium on Pure and Applied Chemistry (ISPAC) 2016
    • 発表場所
      Kuching, Malyasia
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多角体タンパク質の細胞内結晶化と金属集積による触媒構築2016

    • 著者名/発表者名
      安部 聡、厚見晃平、森肇、上野隆史
    • 学会等名
      第65回高分子年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 上野研究室

    • URL

      http://www.ueno.bio.titech.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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